Kawasan Taman Nasional Bromo-Tengger-Semeru dan Arjuno sejak 9 Juni 2015 telah ditetapkan oleh UNESCO sebagai cagar biosfer. Namun demikian, selama lima dekade terakhir telah pengurangan tutupan lahan serta penurunan produksi tanaman sebesar 20-30%  di sebagian besar wilayah lereng Gunung Bromo. Perubahan penggunaan lahan hutan menjadi lahan pertanian karena kurang bijaknya pemilihan model tanam (pola monokultur),  tidak mengindahkan kontur tanah,  penggunaan pupuk dan obat-obatan kimia  berlebih.  

Perubahan tersebut menyebabkan sistem tanah - tanaman pada siklus terbuka mengakibatkan penurunan bahan organik, dan peningkatan laju dekomposisi bahan organic tanah, yang  berdampak pada penurunan tingkat kesuburan tanah. Indikator kesuburan terukur meliputi kurang mantapnya agregat, ketersediaan nutrisi  rendah (tercuci, volatilisasi), kelimpahan mikroba menurun. Penentuan indeks humifikasi bahan organik diharapkan menjadi landasan dalam mengembangkan strategi restorasi kesehatan tanah berbasis bahan organik; dan mampu menjawab permasalahan pertanian dataran tinggi di wilayah pegunungan Bromo - Tengger. Tingkat mineralisasi nutrisi utamanya nitrogen juga terdampak akibat penurunan cadangan bahan organik tanah dan iklim setempat.

Tujuan Penelitian  untuk mengevaluasi tingkat kesuburan tanah melalui nilai indeks  kesuburan tanah dan  derajad humifikasi dan indeks humifikasi pada enam tipe penguunaan  lahan ( hutan sekunder, hutan konservasi, kebun kopi, kebun apel, kebun sayuran dan kebun campuran) di lereng barat G. Bromo Kabupaten Pasuruan, serta potensi mineralisasi nitrogen  pada tiga pengelolaan  seresah dna naungan pada kebun kopi ( tanpa naungan (terbuka), naungan dan seresah tanaman campuran, naungan dan seresah kopi)  .

Penelitian dibagi menjadi 3 tahap: Penelitian tahap 1: Identifikasi tingkat kesuburan tanah dengan menggunakan metode survei eksploratif dan deskriptif pada enam tipe penggunaan lahan (TPL) berbeda di wilayah kecamatan Tutur kabupaten Pasuruan pada ketinggian 700 mdpl sampai dengan 1200 mdpl, pada 113o35’55” - 113o30’37” Bujur Timur dan 8o12’34” - 8o30’20” Lintang Selatan. Contoh tanah diambil pada kedalaman 0-20 cm dikeringkan dengan udara dan digiling sampai lolos saringan 2 mm kemudian di uji pH tanah, C-org, (Walkley dan Black), P-tersedia (Olsen), kapasitas tukar kation (KTK ), basa basa tukar  (NH4Oac pH 7,0). Nilai Identifikasi tingkat kesuburan (IKT) didefinisikan sebagai probabilitas bahwa semua jenis tanah dengan sifat-sifat tanah terukur berada di tanah subur yang baik. Nilai IKT bervariasi dari 0 sampai 1. Penelitian tahap 2: Karakterisasi senyawa humat dan indeks humifikasi serta korelasinya dengan sifat fisik-kimia-biologi tanah pada lahan yanag sama seperti penelitian1 Contoh tanah diambil  pada kedalaman 0-20 cm dari enam TPL  dengan metode random sampling yang kemudian di analisis kadar C-organik (Walkey and Black), N -total (Kjeldahl), asam humat dan asam fulvat (ekstraksi NaOH 0.1 N), laju humifikasi dan nisbah E4/E6.  Penelitian tahap 3: Potensi seresah tanaman insitu sebagai penyumbang biomassa bahan senyawa humat dan indikator derajat humifikasi pada enam tipe penggunaan lahan. Metode penelitian dengan inkubasi in-situ yang menanam ring PVC silinder (panjang 15,5 cm dan tinggi 14 cm) berlubang  dan penutup jaring. Penelitian ini disusun menurut Rancangan Acak Kelompok faktorial, yang terdiri dari 2 faktor : Tipe Pengelolaan Lahan Kopi (L) dan Sumber bahan organik (seresah/S) yang diulang tiga kali. L1 = tanaman penaung dan tanaman penutup tanah rapat (di Desa Kadipaten). L2 = tanaman penaung dan tanaman penutup tanah jarang (di Desa Gunungsari.), L3 = tanaman penaung kurang subur dan tanpa tanaman penutup tanah (di Desa Kalipucang). Faktor 2 : penempatan ring sampel, S1=  tempat terbuka tanpa naungan dan tanaman penutup tanah (Kontrol), S2 = di tempat terbuka tanpa adanya tanaman penaung namun terdapat tanaman penutup tanah (alami), S3 = ring berada di antara tanaman penaung dengan tanaman  kopi (Campuran). S4 = di bawah tanaman kopi.  Mineralisasi N dievaluasi dari sampel tanah yang diambil dari  dalam ring sampel yang ditanam di lahan kopi pada kedalaman 0-20 cm dalam ice-boxes untuk dianalisa kandungan N- NH4 +dan N-NO3-). Interval pengambilan sampel setiap minggu hingga minggu ke 5. Sampel tanah dijaga kondisi sama dengan di lapang dan 1 mm. Analisa sampel tanah meliputi N-Tersedia, C/N Ratio, pH tanah (H2O, KCl),  Kadar C-Organik, serta KTK.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa perubahan penggunaan lahan mempengaruhi tingkat kesuburan tanah. Penilian kesuburan tanah berdasar nilai  Indeks  Kesuburan Tanah (IKT) pada beberapa tipe  penggunaan lahan di Kecamatan  Tutur  Kabupaten  Pasuruan   tergolong  sedang-sangat  tinggi.  Nilai IKT dievaluasi  dari  penggabungan  beberapa  sifat  kimia  tanah  terpilih yang mempunyai korelasi tinggi.  Urutan nilai IKT dari tinggi ke rendah yaitu kebun kopi (1: ST), kebun apel (0,9: ST), hutan sekunder (0,87: T) , lahan sayuran (0,82: T), kebun campuran (0,76: T),  dan  hutan konservasi (0,67: S). Korelasi ciri kmia tanah terhadap IKT dari tinggi ke rendah yaitu KTK (R2=0,86), P-tersedia (R2=0,79), K-dd (R2=0,78), Ca-dd (R=0,73), N- total (R2=0,40) dan terrendah C-organik (R2 =0,47). Nilai IKT kebun kopi tertinggi diakibatkan masukan pupuk organik dan anorganik intensip serta akumulasi vegetasi. Nilai IKT kebun sayuran tergolog tinggi akibat masukan pupuk tinggi untuk produksi anaman.  Nilai IKT  hutan konservasi  paling rendah. Perubahan penggunaan lahan mempegaruhi tingkat kesuburan yang berbeda  yang ddisebabkan oleh faktor lingkungan seperti kemiringan lereng, pola tanam, dan sistem tutupan lahan. Faktor sifat fisik dan kimia menjadi indikator penilaian dengan menggunakan metode indeks kesuburan tanah. Penggunaan lahan untuk perkebunan kopi dan apel menunjukkan nilai indeks kesuburan tanah tertinggi dengan nilai 1,00 dan 0,91. Pengelolaan lahan perkebunan kopi berdampak pada nilai ketersediaan hara (N, P, K), KTK, dan kation tertukar terbaik jika dibandingkan dengan penggunaan lahan lainnya. Tata guna lahan perkebunan apel, ladang sayuran, dan tanaman campuran memiliki nilai IKT dengan kriteria sangat tinggi hingga tinggi. Hutan sekunder dan hutan konservasi memiliki nilai IKT yang tinggi hingga sedang. Pengelolaan hutan alam berdampak pada sistem yang lestari meskipun memiliki nilai IKT yang lebih rendah dari yang lain.

Karakteristik tanah dan penggunaan lahan yang berbeda mempengaruhi komunitas mikroba tanah pada areal lahan pertanian dan hutan di Kecamatan Tutur Kabupaten Pasuruan. Keragaman bakteri tanah yang mengurai bahan organik tanah in situ kedalaman tanah 00-15 cm masih sangat terbatas. Jumlah koloni dar Micromono-spora (1.6 CFU-1),  Streptomyces (2,3 103 -  7,4 103 CFU3), Nitrosococcus, sp. ( 3.1 1011 - 4.2 1011 CFU), Nitrosomas sp ( 3.5 1011 - 3.7 10 11CFU), Nitrobacter sp. (1,0 106– 5,3 103CFU). Mikroba lebih banyak ditemukan di lahan agroforestry dan kebun apel, diikuti kebun kopi dan sayur. hutan sekunser tidak ditemukan koloni apapun. Kandungan P ( 2,97 ppm) dan KTK tanah rendah (46,95 Cmol.kg-1). Pengelolaan tanah berkelanjutan lebih menguntungkan dibandingkan dengan sistem pengolahan tanah konvensional.

Mineralisasi N pada berbagai pengelolaan lahan kopi sangat dipengaruhi  oleh C- organik, N-total. Metode inkubasi insitu menunjukkan degradasi dekomposisi C- organik tanah turun  sejlan dengan masa inkubasi ( dari 7 HSI - hingga35 HSI). Kandungan C-organik tanah  dipengaruhi oleh suhu dan kelembaban sebesar  90 %  dan mempengaruhi terbentuknya asam humat 97%. Kadar C- Organik tanah meningkat sejalan dengan kenaikan tinggi tempat. Semakin tinggi elevasi, suhu semakin rendah, sehingga pelapukan semakin lambat, akibatnya C-organik dan N semakin rendah. Nisbah C/N seringkali digunakan untuk memprediksi kecepatan mineralisasi N. mineralisasi N menurunkan kadar N tanah melalui uptake tanaman, tercuci, imobilisasi oleh mikroba, dan volatilisasi. Pengelolaan seresah tanaman berkorelasi positif terhadap indeks humifikasi, derajat humifikasi dan indeks kesuburan tanah. Sumbangan seresah merupakan faktor utama terjadinya   humifikasi   disamping   faktor   iklim   (97%),   dengan   y=   1,79+ 0,33X1+0,01X2-0,39X3-0,76X4, dimana X1 suhu udara,  X2 kelembaban udara, X3 suhu tanah  dan X4  kelembaban tanah. Pembandingan indikator penentu derajad humifikasi sangat menentukan persen keterpengaruhannya. Kerapatan dan jenis vegetasi mempengaruhi jumlah masukan seresah, suhu, kelembapan, mikroorganisme dan mineralisasi C-organik dalam tanah. Perubahan suhu dan kelembapan tanah mempengaruhi proses mineralisasi dalam tanah. Kadar C-Organik dalam tanah semakin tinggi pada setiap kenaikan ketinggian tempat. Ada interaksi perlakuan terhadap  konsentrasi NO3- tertinggi pada perlakuan L2S3  (lahan kedua, campuran) 0,00092 dan konsentrasi  NO3- terendah  pada  perlakuan  L1S1 (lahan  pertama,  kontrol) 0,00013. Jadi mineralisasi nitrogen yang paling cepat terjadi pada tanah yang mendapatkan seresah tanaman penaung (campuran, S3).

Rendahnya IKT pada lahan hutan konservasi, hutan sekunder secara umum masih dapat dimaklumi, mengingat proses dekomposisi bahan organik yang disumbang dari seresah tanaman/pepohonan yang ada masih membutuhkan waktu yang sangat panjang dan jenis tanaman lain yang mampu memberikan kontribusi bagi peningkatan IKT. Pengelolaan kebun kopi dengan sebagian seresah dikelola dengan baik artinya tidak dibersihkan dari lahan agar menambah cadangan c-organik, adanya cover crop atau mulsa, naungan sesuai model budidaya, pemberian pupuk anorganik yang mensuplai ketersediaan hara tanaman, dan penanaman tanaman yang sesuai kondisi tanah dan iklim menjadi tujuan akhir model budidaya yang sustainable. Perlu penelitian lebih lanjut tentang sistem pengelolaan lahan yang lebih arif terkait masukan berupa pupuk anorganik dan/atau organik, studi eksplorasi mendalam tentang potensi spesies tanaman setempat yang memiliki kandungan lignin tinggi sekaligus dapat difungsikan sebagai tanaman sela/tumpang-sari/naungan, serta pemilihan spesies tanaman penyumbang nilai IKT dan Indeks Humifikasi.