Upload
bazkanet
View
433
Download
11
Embed Size (px)
Citation preview
EKOLOGI TANAH
Bahan kajian MK Manajemen Agroekosistem FPUB Junil 2010Diabstraksikan oleh
Prof Dr Ir Soemarno MSDosen Jur Tanah FPUB
Pendahuluan
Soil ecology is the study of the interactions among soil organisms and between biotic and abiotic aspects of the soil environment It is particularly concerned with the cycling of nutrients formation and stabilization of the pore structure the spread and vitality of pathogens and the biodiversity of this rich biological community
Pembahasan ekologi tidak lepas dari pembahasan ekosistem dengan berbagai komponen penyusunnya yaitu faktor abiotik dan biotik Faktora biotik antara lain suhu air kelembapan cahaya dan topografi sedangkan faktor biotik adalah makhluk hidup yang terdiri dari manusia hewan tumbuhan dan mikroba Ekologi juga berhubungan erat dengan tingkatan-tingkatan organisasi makhluk hidup yaitu populasi komunitas dan ekosistem yang saling mempengaruhi dan merupakan suatu sistem yang menunjukkan kesatuan
Tanah Sifat dan Karakteristik
Tanah (bahasa Yunani pedon bahasa Latin solum) adalah bagian kerak bumi yang tersusun dari mineral dan bahan organik Tanah sangat vital peranannya bagi semua kehidupan di bumi karena tanah mendukung kehidupan tumbuhan dengan menyediakan hara dan air sekaligus sebagai penopang akar Struktur tanah yang berongga-rongga juga menjadi tempat yang baik bagi akar untuk bernafas dan tumbuh Tanah juga menjadi habitat hidup berbagai mikroorganisme Bagi sebagian besar hewan darat tanah menjadi lahan untuk hidup dan bergerak Ilmu yang mempelajari berbagai aspek mengenai tanah dikenal sebagai ilmu tanah
Dari segi klimatologi tanah memegang peranan penting sebagai penyimpan air dan menekan erosi meskipun tanah sendiri juga dapat tererosi Komposisi tanah berbeda-beda pada satu lokasi dengan lokasi yang lain Air dan udara merupakan bagian dari tanah
Tanah berasal dari pelapukan batuan dengan bantuan organisme membentuk tubuh unik yang menutupi batuan Proses pembentukan tanah dikenal sebagai pedogenesis Proses yang unik ini membentuk tanah sebagai tubuh alam yang terdiri atas lapisan-lapisan atau disebut sebagai horizon tanah Setiap horizon menceritakan mengenai asal dan proses-proses fisika kimia dan biologi yang telah dilalui tubuh tanah tersebut
Hans Jenny (1899-1992) seorang pakar tanah asal Swiss yang bekerja di Amerika Serikat menyebutkan bahwa tanah terbentuk dari bahan induk yang telah mengalami modifikasipelapukan akibat dinamika faktor iklim organisme (termasuk manusia) dan relief permukaan bumi (topografi) seiring dengan berjalannya waktu Berdasarkan dinamika kelima faktor tersebut terbentuklah berbagai jenis tanah dan dapat dilakukan klasifikasi tanah
Tubuh tanah (solum) tidak lain adalah batuan yang melapuk dan mengalami proses pembentukan lanjutan Usia tanah yang ditemukan saat ini tidak ada yang lebih tua daripada periode Tersier dan kebanyakan terbentuk dari masa Pleistosen Tubuh tanah terbentuk dari campuran bahan organik dan mineral Tanah non-organik atau tanah mineral terbentuk dari batuan sehingga ia mengandung mineral Sebaliknya tanah organik (organosol humosol) terbentuk dari pemadatan terhadap bahan organik yang terdegradasi
Tanah organik berwarna hitam dan merupakan pembentuk utama lahan gambut dan kelak dapat menjadi batu bara Tanah organik cenderung memiliki keasaman tinggi
karena mengandung beberapa asam organik (substansi humik) hasil dekomposisi berbagai bahan organik Kelompok tanah ini biasanya miskin mineral pasokan mineral berasal dari aliran air atau hasil dekomposisi jaringan makhluk hidup Tanah organik dapat ditanami karena memiliki sifat fisik gembur (porus sarang) sehingga mampu menyimpan cukup air namun karena memiliki keasaman tinggi sebagian besar tanaman pangan akan memberikan hasil terbatas dan di bawah capaian optimum
Tanah non-organik didominasi oleh mineral Mineral ini membentuk partikel pembentuk tanah Tekstur tanah demikian ditentukan oleh komposisi tiga partikel pembentuk tanah pasir debu dan liat Tanah berpasir didominasi oleh pasir tanah berliat didominasi oleh liat Tanah dengan komposisi pasir debu dan liat yang seimbang dikenal sebagai tanah lempung
Warna tanah merupakan ciri utama yang paling mudah diingat orang Warna tanah sangat bervariasi mulai dari hitam kelam coklat merah bata jingga kuning hingga putih Selain itu tanah dapat memiliki lapisan-lapisan dengan perbedaan warna yang kontras sebagai akibat proses kimia (pengasaman) atau pencucian (leaching) Tanah berwarna hitam atau gelap seringkali menandakan kehadiran bahan organik yang tinggi baik karena pelapukan vegetasi maupun proses pengendapan di rawa-rawa Warna gelap juga dapat disebabkan oleh kehadiran Mangan belerang dan nitrogen Warna tanah kemerahan atau kekuningan biasanya disebabkan kandungan besi teroksidasi yang tinggi warna yang berbeda terjadi karena pengaruh kondisi proses kimia pembentukannya Suasana aerobik oksidatif menghasilkan warna yang seragam atau perubahan warna bertahap sedangkan suasana anaerobik reduktif membawa pada pola warna yang bertotol-totol atau warna yang terkonsentrasi
Struktur tanah merupakan karakteristik fisik tanah yang terbentuk dari komposisi antara agregat (butir) tanah dan ruang antaragregat Tanah tersusun dari tiga fasa fasa padatan fasa cair dan fasa gas Fasa cair dan gas mengisi ruang antaragregat Struktur tanah tergantung dari imbangan ketiga faktor penyusun ini Ruang antaragregat disebut sebagai porus (jamak pori) Struktur tanah baik bagi perakaran apabila pori berukuran besar (makropori) terisi udara dan pori berukuran kecil (mikropori) terisi air Tanah yang gembur (sarang) memiliki agregat yang cukup besar dengan makropori dan mikropori yang seimbang Tanah menjadi semakin liat apabila berlebihan lempung sehingga kekurangan makropori
Mikrohabitat dalam struktur tanah
Di setiap tempat seperti dalam tanah udara maupun air selalu dijumpai mikroba Umumnya jumlah mikroba dalam tanah lebih banyak daripada dalam air ataupun udara Umumnya bahan organik dan senyawa anorganik lebih tinggi dalam tanah sehingga cocok untuk pertumbuhan mikroba heterotrof maupun autotrof
Keberadaan mikroba di dalam tanah terutama dipengaruhi oleh sifat kimia dan fisika tanah Komponen penyusun tanah yang terdiri atas pasir debu liat dan bahan organik maupun bahan penyemen lain akan membentuk struktur tanah Struktur tanah akan menentukan keberadaan oksigen dan lengas dalam tanah Dalam hal ini akan terbentuk lingkungan mikro dalam suatu struktur tanah Mikroba akan membentuk mikrokoloni dalam struktur tanah tersebut dengan tempat pertumbuhan yang sesuai dengan sifat mikroba dan lingkungan yang diperlukan Dalam suatu struktur tanah dapat dijumpai berbagai mikrokoloni seperti mikroba heterotrof pengguna bahan organik maupun bakteri autotrofdan bakteri aerob maupun anaerob Untuk kehidupannya setiap jenis mikroba mempunyai kemampuan untuk merubah satu senyawa menjadi senyawa lain dalam rangka mendapatkan energi dan nutrien Dengan demikian adanya mikroba dalam tanah menyebabkan terjadinya daur unsur-unsur seperti karbon nitrogen fosfor dan unsur lain di alam
Sumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Lingkungan rhizosferAkar tanaman merupakan habitat yang baik bagi
pertumbuhan mikroba Interaksi antara bakteri dan akar tanaman akan meningkatkan ketersediaan hara bagi keduanya Permukaan akar tanaman disebut rhizoplane Sedangkan rhizosfer adalah selapis tanah yang menyelimuti permukaan akar tanaman yang masih dipengaruhi oleh aktivitas akar Tebal tipisnya lapisan rhizosfer antar setiap tanaman
Rhizosfer merupakan habitat yang sangat baik bagi pertumbuhan mikroba oleh karena akar tanaman menyediakan berbagai bahan organik yang umumnya menstimulir pertumbuhan mikroba Bahan organik yang dikeluarkan oleh akar dapat
1 Eksudat akar bahan yang dikeluarkan dari aktivitas sel akar hidup seperti gula asam amino asam organik asam lemak dan sterol factor tumbuh nukleotida flavonon enzim dan miscellaneous
2 Sekresi akar bahan yang dipompakan secara aktif keluar dari akar
3 Lisat akar bahan yang dikeluarkan secara pasif saat autolisis sel akar
4 Musigel bahan sekresi akar sisa sel epidermis sel tudung akar yang bercampur dengan sisa sel mikroba produk metabolit koloid organik dan koloid anorganik
Enzim utama yang dihasilkan oleh akar adalah oksidoreduktase hidrolase liase dan transferase Sedang enzim yang dihasilkan oleh mikroba di rhizosfer adalah selulase dehidrogenase urease fosfatase dan sulfatase
Dengan adanya berbagai senyawa yang menstimulir pertumbuhan mikroba menyebabkan jumlah mikroba di lingkungan rhizosfer sangat tinggi Perbandingan jumlah mikroba dalam rhizosfer (R) dengan tanah bukan rhizosfer (S) yang disebut nisbah RS sering digunakan sebagai indeks kesuburan tanah Semakin subur tanah maka indeks RS semakin kecil yang menandakan nutrisi dalam tanah bukan rhizosfer juga tercukupi (subur) Sebaliknya semakin tidak subur tanah
maka indeks RS semakin besar yang menandakan nutrisi cukup hanya di lingkungan rhizosfer yang berasal dari bahan organik yang dikeluarkan akar sedang di tanah non-rhizosfer nutrisi tidak mencukupi (tidak subur) Nilai RS umumnya berkisar antara 5-20
Mikroba rhizosfer dapat memberi keuntungan bagi tanaman oleh karena
1 Mikroba dapat melarutkan dan menyediakan mineral seperti NP Fe dan unsur lain
2 Mikroba dapat menghasilkan vitamin asam amino auxin dan giberelin yang dapat menstimulir pertumbuhan tanaman
3 Mikroba yang patogenik dengan menghasilkan antibiotik
Pseudomonadaceae merupakan kelompok bakteri rhizosfer (rhizobacteria) yang dapat menghasilkan senyawa yang dapat menstimulir pertumbuhan tanaman Contoh spesies yang telah banyak diteliti dapat merangsang pertumbuhan tanaman adalah Pseudomonas fluorescens
Pembentukan Tanah
Tanah merupakan ldquotubuh-alamiahrdquo yang tersusun atas lapisan (horison tanah) yang beragam ketebalannya berbeda dengan bahan induk dalam hal sifat-sifat morfologi fisika kimia dan karakteristik mineraloginya Tanah terdiri dari partikel pecahan batuan yang telah diubah oleh proses kimia dan lingkungan yang meliputi pelapukan dan erosi Tanah berbeda dari batuan induknya karena interaksi antara hidrosfer atmosfer litosfer dan biosfer Ini adalah campuran dari konstituen mineral dan organik yang dalam keadaan padat gas dan air
Partikel tanah tampak longgar membentuk struktur tanah yang penuh dengan ruang pori Pori-pori mengandung larutan tanah (cair) dan udara (gas) Oleh karena itu tanah sering diperlakukan sebagai system Kebanyakan memiliki kepadatan antara 1 dan 2 g cm sup3
Tanah dapat berasal dari batuan induk (batuan beku batu sedimen tua batuan metamorfosa) yang melapuk atau dari bahan-bahan yang lebih lunak dan lepas seperti abu volkan bahan endapan baru dan lain-lain Melalui proses pelapukan permukaan batuan yang keras menjadi hancur dan berubah menjadi bahan lunak (longgar) yang disebut dengan regolit Selanjutnya melalui proses pembentukan tanah bagian atas regolit berubah menjadi tanah Proses pelapukan mencakup beberapa hal yaitu pelapukan secara fisik biologik-meknik dan kimia
Faktor pembentukan tanah atau pedogenesis adalah efek gabungan proses fisik kimia biologi dan antropogenik pada bahan induk tanah Genesis tanah melibatkan proses yang mengembangkan lapisan atau horizon dalam profil tanah Proses ini melibatkan penambahan kehilangan transformasi dan translokasi bahan yang membentuk tanah Mineral yang berasal dari batuan lapuk mengalami perubahan yang menyebabkan pembentukan mineral sekunder dan senyawa lainnya yang larut dalam air konstituen tersebut dipindahkan (translokasi) dari satu bagian tanah ke daerah lain oleh air dan aktivitas organisme Perubahan dan pergerakan material di dalam tanah menyebabkan terbentuknya horison tanah yang khas
Pelapukan batuan induk menghasilkan bahan induk tanah Contoh perkembangan tanah dari bahan induknya terjadi pada aliran lava baru-baru ini di wilayah hangat di bawah hujan lebat dan sangat sering Dalam iklim seperti itu tumbuhan sangat cepat berkembang pada lava basaltik meskipun kandungan bahan organiknya sangat sedikit Tumbuhan didukung oleh batuan yang porus yang
mengandung air dan unsure hara Akar tanaman tumbuh berkembang seringkali bersimbiosis dengan dengan mikoriza secara bertahap merimbak marterial lava dan bahan organik tanah akan terakumulasi
Lima faktor pembentuk tanah adalah bahan induk iklim regional topografi potensi biotik dan waktu
Bahan yang membentuk tanah disebut ldquobahan indukrdquo tanah Bahan ini meliputi lapukan batuan dasar primer bahan sekunder diangkut dari lokasi lain misalnya colluvium dan aluvium deposit yang sudah ada tetapi campuran atau diubah dengan cara lain - formasi tanah tua bahan organik termasuk gambut atau humus alpine dan bahan antropogenik seperti timbunan sampah atau tambang Beberapa tanah langsung dari pemecahan bebatuan yang mendasarinya mereka kembangkan di tempatnya tanah ini sering disebut tanah residu dan memiliki sifat kimia umum yang sama seperti batuan induknya
Kebanyakan tanah berasal dari bahan-bahan yang telah diangkut dari lokasi lain oleh angin air dan gravitasi Beberapa di antaranya telah mengalami perpindahan dari jarak yang jauh atau hanya beberapa meter Bahan yang tertiup angin disebut ldquoloessrdquo
Pelapukan merupakan tahap pertama dalam mengubah bahan induk menjadi bahan tanah Pada tanah yang terbentuk dari batuan dasar dapat terbentuk lapisan tebal bahan lapuk disebut saprolit Saprolit adalah hasil proses pelapukan yang meliputi hidrolisis (penggantian kation mineral dengan ion hidrogen) khelasi dari senyawa organik hidrasi (penyerapan air dengan mineral) solusi mineral dengan air dan proses fisik yang mencakup pembekuan dan pencairan atau pembasahan dan pengeringan Komposisi mineralogi dan kimia dari bahan batuan dasar utama ditambah sifat-sifat fisik termasuk ukuran butir dan derajat konsolidasi laju dan jenis pelapukan semuanya mempengaruhi sifat-sifat bahan tanah yang dihasilkannya
Proses pembentukan tanah diawali dari pelapukan batuan induknya pelapukan fisik dan pelapukan kimia Dari proses pelapukan ini batuan induk akan menjadi lebih lunak longgar dan berubah komposisinya Pada tahap ini batuan yang lapuk belum dikatakan sebagai tanah tetapi sebagai bahan induk tanah (regolith) karena masih menunjukkan struktur batuan induk Proses pelapukan terus berlangsung hingga akhirnya bahan induk tanah berubah menjadi tanah Proses pelapukan ini menjadi awal terbentuknya tanah Sehingga faktor yang mendorong pelapukan juga berperan dalam pembentukan tanah
Curah hujan dan sinar matahari berperan penting dalam proses pelapukan fisik kedua faktor tersebut merupakan komponen iklim Sehingga dapat disimpulkan bahwa salah satu faktor pembentuk tanah adalah iklim Ada beberapa faktor lain yang memengaruhi proses pembentukan tanah yaitu organisme bahan induk topografi dan waktu Faktor-faktor tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut
Profil Tanah
Secara ekologis tanah tersusun oleh tiga kelompok material yaitu material hidup (faktor biotik) berupa biota (jasad-jasad hayati) faktor abiotik berupa bahan organik faktor abiotik berupa pasir (sand) debu (silt) dan liat (clay) Umumnya sekitar 5 penyusun tanah berupa biomass (bioti dan abioti) berperan sangat penting karena mempengaruhi sifat kimia fisika dan biologi tanah
Ekologi tanah mempelajari hubungan antara biota tanah dan lingkungan serta hubungan antara lingkungan serta biota tanah Secara berkesinambungan hubungan ini dapat saling menguntungkan satu sama lain dan dapat pula merugikan satu sama lain
Organisme Tanah
Organisme tanah atau disebut juga biota tanah merupakan semua makhluk hidup baik hewan (fauna) maupun tumbuhan (flora) yang seluruh atau sebagian dari fase hidupnya berada dalam sistem tanah
bull Organisme tanah dapat menguntungkan petani karena
mereka memperbaiki kesuburan tanah dan dapat membantu ketersediaan hara bagi tanaman dan membantu pengendalian hama penyakit
bull Organisme tanah memerlukan makanan oksigen air dan habitat yang layak untuk tumbuh
bull Petani dapat memperkaya organisme tanah dengan jalan menyediakan penutup tanah organic yang cukup menambah bahan organik ke dalam tanah memelihara drainase tanah yang baik dan menghindari pengolahan tanah yang berlebihan
bull Di bawah permukaan tanah terdapat satu dunia lain yang penuh dengan jasad hidup atau organisme tanah Organisme tanah ini berfungsi sebegai tenaga kerja bagi para petani karena mereka membantu menyediakan ketersediaan hara yang dibutuhkan tanaman dan memperbaiki struktur tanah
Pengelompokan Organisme Tanah
Ada beberapa jenis organisme tanah diantaranya adalah 1 Pemecah bahan organik seperti slaters (spesies Isopoda)
tungau (mites) kumbang dan collembola yang memecah-mecah bahan organic yang besar menjadi bagian-bagian kecil
2 Pembusuk (decomposer) bahan organik seperti jamur dan bakteri yang memecahkan bahan-bahan cellular
3 Organisme bersimbiosis hidup padadi dalam akar tanaman dan membantu tanaman untuk mendapatkan hara dari dalam tanah Mycorrhiza bersimbiosis dengan tanaman dan membantu tanaman untuk mendapatkan hara posfor sedangkan rhizobium membantu tanaman untuk mendapatkan nitrogen
4 Pengikat hara yang hidup bebas seperti alga dan azotobakter mengikat hara di dalam tanah
5 Pembangun struktur tanah seperti akar tanaman cacing tanah ulat-ulat dan jamur semuanya membantu mengikat partikel-partikel tanah sehingga struktur tanah menjadi stabil dan tahan terhadap erosi
6 Patogen seperti jenis jamur tertentu bakteri dan nematoda dapat menyerang jaringan tanaman
7 Predator atau pemangsa termasuk protozoa nematoda parasite dan jenis jamur tertentu semuanya memangsa organisme tanah yang lain sebsagai sumber makanan mereka
8 Occupant penghuni adalah jenis organisme tanah yang menggunakan tanah sebagai tempat tinggal sementara pada tahap siklus hidup tertentu seperti ulat (larvae) dan telur cacing
Klasifikasi organism tanah
Micro-organisme Microflora lt5 microm BacteriaFungi
Microfauna lt100 microm ProtozoaNematodes
Macro-organisme
Meso-organisms
100 microm - 2 mm
SpringtailsMites
Macro-organisms
2 - 20 mm EarthwormsMillipedesWoodliceSnails and slugs
Tumbuhan Algae 10 microm
Roots gt 10 microm
Catatan Partikel liat lebih kecil dari 2 micromSumber Swift Heal and Anderson 1979
Berdasarkan peranannya organisme tanah dibagi menjadi tiga kelompok yaitu (a) organisme yang menguntungkan bagi pertumbuhan dan perkembangan tanaman (b) organisme yang merugikan tanaman dan (c) organisme yang tidak menguntungkan dan tidak merugikan Contoh organisme tanah yang menguntungkan
1 Organisme tanah yang dapat menyumbangkan nitrogen ke tanah dan tanaman yaitu bakteri
pemfiksasi nitrogen (Rhizobium Azosphirillum Azotobacter dll)
2 Organisme tanah yang dapat melarutkan fosfat yaitu bakteri pelarut fosfat (Pseudomonas) dan fungi pelarut fosfat
3 Organisme tanah yang dapat meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman yaitu cacing tanah
Salah satu organisme tanah yang umum dijumpai adalah cacing tanah Cacing tanah mempunyai arti penting bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan memper-tahankan struktur tanah agar tetap gembur Biota tanah lain yang umum dijumpai adalah Arthropoda Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung
Aktivitas biota tanah dapat meningkatkan kesuburan tanah Aktivitas biota tanah dapat diukur dengan mengukur besar respirasi di dalam tanah Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untak kegiatan kehidupan seperti sintesis (anabolisme) gerak pertumbuhan
Pentingnya Organisme Tanah
Beberapa fungsi penting dari organism tanah (biota) adalah
Fungsi-fungsi Organisme yang terlibat Memelihara struktur tanah
Bioturbating invertebrates and plant roots mycorrhizae and some other micro-organisms
Regulasi proses hidrologis
Most bioturbating invertebrates and plant roots
Pertukaran gas dan sequestration karbon (akumulasi dalam tanah)
Mostly micro-organisms and plant roots some C protected in large compact biogenic invertebrate aggregates
Detoksifikasi tanah Mostly micro-organisms Siklus unsure hara Mostly micro-organisms and plant roots
some soil- and litter-feeding invertebrates Dekomposisi bahan organic
Various saprophytic and litter-feeding invertebrates (detritivores) fungi bacteria actinomycetes and other micro-organisms
Mengendalikan gangguan hama-parasit-penyakit
Plants mycorrhizae and other fungi nematodes bacteria and various other micro-organisms collembolan earthworms various predators
Sumber makanan dan obat-obatan
Plant roots various insects (crickets beetle larvae ants termites) earthworms vertebrates micro-organisms and their by-products
Hubungan Symbiotic dan asymbiotic dengan tanaman dan akarnya
Rhizobia mycorrhizae actinomycetes diazotrophic bacteria and various other rhizosphere micro-organisms ants
Mengontrol pertumbuhan tanaman (positive dan negative)
Direct effects plant roots rhizobia mycorrhizae actinomycetes pathogens phytoparasitic nematodes rhizophagous insects plant-growth promoting rhizosphere micro-organisms biocontrol agents Indirect effects most soil biota
Mikroba tanah sangat penting bagi pertumbuhan tanaman Mereka memperbanyak diri dan aktif membantu penyediaan unsure hara bagi tanaman melalui proses simbiosis dengan jalan melepaskan unsur hara yang ldquoterikatrdquo menjadi bentuk yang tersedia bagi akar tanaman Mikroba tanah ini juga mempunyai peran aktif melindungi tanaman melawan penyakit ldquosoil-borne diseasesrdquo
Pentingnya organism tanah (Sumber httpxtekhaabiotekhcomnutri_cyclehtm duiakses
2762011)
Mendaur ulang bahan organik tanahOrganisme tanah mendaur ulang (recycle) bahan
organik dengan cara memakan bahan tanaman dan hewan yang mati kotoran hewan dan organisme tanah yang lain Mereka memecah bahan organik menjadi bagian-bagian yang lebih kecil sehingga dapat dibusukkan oleh jasad renik seperti jamur dan bakteri Ketika mereka memakan bahan organik sisa makanan dan kotoran mereka dapat membantu perbaikan struktur dan kesuburan tanah
Decomposition of organic matter is largely a biological process that occurs naturally Its speed is determined by three major factors soil organisms the physical environment and the quality of the organic matter (Brussaard 1994) In the decomposition process different products are released carbon dioxide (CO2) energy water plant nutrients and resynthesized organic carbon compounds Successive decomposition of dead material and modified organic matter results in the formation of a more complex organic matter called humus This process is called
humification Humus affects soil properties As it slowly decomposes it colours the soil darker increases soil aggregation and aggregate stability increases the CEC (the ability to attract and retain nutrients) and contributes N P and other nutrients
Siklus bahan organic tanah (Sumber httpwwwfaoorgdocrep009a0100ea0100e00gif
diunduh 2742011)
Organisme tanah membantu meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman Ketika organisme tanah memakan bahan organik atau
makanan yang lain sebagian hara yang tersedia disimpan didalam tubuh mereka dan hara yang tidak diperlukan dikeluarkan didalam kotoran mereka (sebagai contoh phosphor dan nitrogen) Hara di dalam kotoran orgnisma tanah ini dapat diserap oleh akar tanaman
Sebagian organisme tanah membina hubungan simbiosis dengan akar tanaman dan dapat membantu akar tanaman menyerap lebih banyak unsur hara dibandingkan kalau tidak ada kerjasama dengan organisme tanah Sebagai contoh adalah mycorrhiza yang membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak posfor sedangkan rhizobia membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak nitrogen
Organisme tanah memperbaiki struktur tanah
Bahan sekresi dari organisme tanah dapat mengikat partikel-partikel tanah menjadi agregate yang lebih besar Contohnya bakteri mengeluarkan kotoran yang berbentuk dan bersifat seperti perekat (organic gum) Jamur-jamuran memproduksi bahan berupa benang-benang halus yang disebut hifa Zat perekat dari bakteri dan hifa jamur dapat mengikat partikel-partikel tanah secara kuat sehingga agregate tanah yang besar pun tidak mudah pecah walaupun basah Agregate tanah yang besar tersebut dapat menyimpan air tanah dalam pori-pori halus di antara partikel-partikel tanah untuk digunakan oleh tanaman Dalam keadaan air berlebihan air dapat dengan mudah mengalir keluar melalui pori-pori besar diantara agregatendashagregate tanah yang besar
Organisme tanah yang lebih besar dapat memperbaiki struktur tanah dengan cara membuat saluran-saluran (lubang-lubang) di dalam tanah (contohnya lubang cacing) dan membantu mengaduk-aduk dan mencampur baurkan partikel-partikel tanah sehingga aerasi (aliran udara) tanah menjadi lebih baik Pembuatan saluran-saluran dan lubang-lubang ini memperbaiki infiltrasi dan pergerakan air didalam tanah serta drainase
Struktur tanah (Sumber httpwwwnanikal-unibnet201102struktur-tanah hellip diunduh 2652011)
Soil organisms are responsible for soil structure Biologically created structure improves water holding capacity equally preventing leaching of nutrients as the nutrients are bound in the bodies of the organisms Chemical fertiliser to the contrary is highly water soluble and leaches very easily Soils with a healthy micro biological population prevent soil erosion Soil particles are glued together in a porous granule structures micro-aggregate so even heavy rainfall can not displace them
Genesis struktur tanah (Sumber httpghortnlimagesthumbskorrelstructjpg)
Organisme tanah dapat membantu mengendalikan gangguan hama dan penyakit Organisme tanah yang memakan organisme lain yang
lebih kecil dapat menekan serangan hama penyakit dengan cara mengontrol jenis dan jumlah organisme di dalam tanah
Pengelolaan lahan pertanian yang dapat memperkaya organisme tanah Ada beberapa cara yang dapat dilakukan para petani
untuk meningkatkan kegiatan organisme tanah di lahan mereka diantaranya adalah
Menyediakan makanan
Petani dapat menyediakan bahan makanan untuk organisme tanah dengan cara memelihara tanaman penutup tanah dan menambah bahan organik seperti mulsa kompos merang pupuk hijau dan pupuk kandang ke dalam tanah yang mereka kelola
Bahan organic menjadi makanan organism tanah (Sumber http2bpblogspotcom_AJnRBYfjyYoTS0F2qc0SmIAAAAAAA
ACdYqXqR9vs5_sUs1600soil-lifejpg diunduh 2352011)
Menyediakan cukup oksigen (aerasi tanah yang baik)
Seperti mahluk hidup yang lain organisme tanah membutuhkan cukup oksigen untuk hidup Petani dapat menjamin ketersediaan oksigen yang cukup untuk organisme tanah dengan cara mencegah pemadatan tanah Pemadatan tanah dapat mengurangi pori-pori tanah sehingga ketersedian udara menjadi lebih sedikit Pemadatan tanah dapat terjadi apabila tanah diinjak-injak oleh hewan dan manusia atau dilalui mesin-mesin berat secara berlebihan (trampling) terutama pada saat tanah sedang basah
Menyediakan air
Organisme tanah juga membutuhkan air dalam jumlah tertentu Tetapi kalau terlalu banyak air (dalam tanah yang jenuh) mereka bisa mati karena kekurangan oksigen Petani dapat mengatur ketersediaan air didalam tanah dengan cara memperbaiki struktur tanah Aggergate tanah yang lebih besar dapat menyimpan air di dalam pori-pori halus dan dapat mengeluarkan kelebihan air melalui pori-pori besar Drainase yang cukup di lahan yang banjir juga dapat memperbaiki kondisi tanah untuk habitat organisme tanah
Melindungi habitat biota Petani dapat mendukung kehidupan organisme tanah
dengan cara melindungi habitat mereka Pemeliharaan tanaman penutup tanah adalah cara yang terbaik untuk melindungi habitat organisme tanah dari bahaya kekeringan Penggunaan mulsa juga dapat melindungi habitat mereka Penggunaan mulsa organik dapat juga berfungsi sebagai sumber makanan bagi organisme tanah Musa plastik dapat mengurangi resiko penyakit dan hama tertentu karena mulsa tersebut cenderung meningkatkan suhu permukaan tanah dan dapat menghambat pergerakan hama dari tanah ke tanaman Tetapi mulsa plastik tidak dapat meningkatkan bahan organik tanah sehingga pendauran ulang unsur hara tidak terjadi Cara yang lain adalah dengan pengolahan tanah yang tepat guna Pengolahan tanah yang berlebihan dapat merusak pori-pori tanah dimana organisme tanah hidup
Cacing Tanah
Cacing tanah dalam berbagai hal mempunyai arti penting misalnya bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur sebab kotoran cacing tanah yang bercampur dengan tanah telah siap untuk diserap akar tumbuh-tumbuhan Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Lubang-lubang yang dibuat oleh cacing tanah meningkatkan konsentrasi udara dalam tanah Disamping itu pada saat musim hujan lubang tersebut akan melipatgandakan kemampuan tanah menyerap air Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan mempertahankan struktur tanah agar tetap gembur
Cacing ini hidup didalam liang tanah yang lembab subur dan suhunya tidak terlalu dingin Untuk pertumbuhannya yang baik cacing ini memerlukan tanah yang sedikit asam
sampai netral atau pH 6-72 Kulit cacing tanah memerlukan kelembabancukup tinggi agar dapat berfungsi normal dan tidak rusak yaitu berkisar 15 - 30 Suhu yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan antara 15oC-25oC (Anonimous 2010b)
Faktor-faktor yang mempengaruhi ekologis cacing tanah meliputi (a) kemasaman (pH) tanah (b) kelengasan tanah (c) temperatur (d) aerasi dan CO2 (e) bahan organik (f) jenis tanah dan (g) suplai nutrisi (Hanafiah dkk 2007) Sebanyak 85 dari berat tubuh cacing tanah berupa air sehingga sangatlah penting untuk menjaga media pemeliharaan tetap lembab (kelembaban optimum berkisar antara 15 - 30 ) Tubuh cacing mempunyai mekanisme untuk menjaga keseimbangan air dengan mempertahankan kelembaban di permukan tubuh dan mencegah kehilangan air yang berlebihan Cacing yang terdehidrasi akan kehilangan sebagian besar berat tubuhnya dan tetap hidup walaupun kehilangan 70 - 75 kandungan air tubuh Kekeringan yang berkepanjangan memaksa cacing tanah untuk bermigrasi ke lingkungan yang lebih cocok Kelembaban sangat diperlukan untuk menjaga agar kulit cacing tanah berfungsi normal Bila udara terlalu kering akan merusak keadaan kulit Untuk menghindarinya cacing tanah segera masuk kedalam lubang dalam tanah berhenti mencari makan dan akhirnya akan mati Bila kelembaban terlalu tinggi atau terlalu banyak air cacing tanah segera lari untuk mencari tempat yang pertukaran udaranya (aerasinya) baik Hal ini terjadi karena cacing tanah mengambil oksigen dari udara bebas untuk pernafasannya melalui kulit Kelembaban yang baik untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan cacing tanah adalah antara 15 sampai 30 (Anonimous 2010a)
Cacing tanah keluar permukaan hanya pada saat-saat tertentu Pada siang hari cacing tanah tidak pernah keluar kepermukaan tanah kecuali jika saat itu terjadi hujan yang cukup menggenangi liangnya Cacing tanah takut keluar pada siang hari karena tidak kuat terpapar panas matahari terlalu lama Pemanasan yang terlalu lama menyebabkan banyak cairan tubuhnya yang akan menguap Cairan tubuh cacing tanah penting untuk menjaga tekanan osmotik koloidal tubuh dan bahan membuat lendir Lendir yang melapisi permukaan tubuh salah satunya berfungsi memudahkan proses difusi udara melalui permukaan kulit Cacing tanah akan keluar terutama pada pagi hari sesudah hujan Hal ini dilakukan karena sesaat setelah hujan biasanya liang mereka terendam air sehingga aerasi dalam liang tidak bagus sehingga mereka keluar dalam rangka menghindari keadaan kesulitan bernafas dalam liang Cacing tanah juga tidak kuat bila terendam air
terlalu lama sehingga cendrung menghindar dari genangan air yang dalam Dalam keadaan normal mereka akan pergi kepermukaan tanah pada malam hari Pada malam suhu udara tidak panas dan kelembaban udara tinggi sehingga cacing tanah bisa bebas keluar untuk beraktivitas Dalam keadaan terlalu dingin atau sangat kering cacing tanah segera masuk kedalam liang beberapa cacing sering terdapat meligkar bersama-sama dengan diatasnya terdapat lapisan tanah yang bercampur dengan lendir Lendir dalam hal ini berfungsi sebagai isolator yang mempertahankan suhu tubuh cacing tanah agar tidak terlalu jauh terpengaruh oleh suhu lingkungan Posisi melingkar dalam liang memperkecil kontak kulit dengan udara sehingga memperkecil pengaruh dari suhu udara luar (Anonimous 2010c)
Peranan Cacing Pada Perubahan Sifat Fisik TanahAktivitas cacing tanah yang mempengaruhi struktur
tanah meliputi (1) pencernaan tanah perombakan bahan organik pengadukannya dengan tanah dan produksi kotorannya yang diletakkan dipermukaan atau di dalam tanah (2) penggalian tanah dan transportasi tanah bawah ke atas atau sebaliknya (3) selama proses (1) dan (2) juga terjadi pembentukan agregat tanah tahan air perbaikan status aerase tanah dan daya tahan memegang air (Hanafiah dkk 2007)
Cacing penghancur serasah (epigeic) merupakan kelompok cacing yang hidup di lapisan serasah yang letaknya di atas permukaan tanah tubuhnya berwarna gelap tugasnya menghancurkan seresah sehingga ukurannya menjadi lebih kecil Cacing penggali tanah (anecic dan endogeic) merupakan cacing jenis penggali tanah yang hidup aktif dalam tanah walaupun makanannya berupa bahan organik di permukaan tanah dan ada pula dari akar-akar yang mati di dalam tanah Kelompok cacing ini berperanan penting dalam mencampur serasah yang ada di atas tanah dengan tanah lapisan bawah dan meninggalkan liang dalam tanah Kelompok cacing ini membuang kotorannya dalam tanah atau di atas permukaan tanah Kotoran cacing ini lebih kaya akan karbon (C) dan hara lainnya dari pada tanah sekitarnya (Hairiah dkk 1986)
Cacing mampu menggali lubang di sekitar permukaan tanah sampai kedalaman dua meter dan aktivitasnya meningkatkan kadar oksigen tanah sampai 30 persen memperbesar pori-pori tanah memudahkan pergerakan akar tanaman serta meningkatkan kemampuan tanah untuk menyerap dan menyimpan air Zat-zat organik dan fraksi liat yang dihasilkan cacing bisa memperbaiki daya ikat antar partikel tanah sehingga menekan terjadinya proses pengikisanerosi hingga 40 persen (Kartini 2008)
Arthropoda Tanah Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan
jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung (Hanafiah dkk 2007)
Arthropoda adalah filum yang paling besar dalam dunia hewan dan mencakup serangga laba-laba udang lipan dan hewan sejenis lainnya Arthropoda adalah nama lain hewan berbuku-buku Empat dari lima bagian (yang hidup hari ini) dari spesies hewan adalah arthropoda dengan jumlah di atas satu juta spesies modern yang ditemukan dan rekor fosil yang mencapai awal Cambrian Arthropoda biasa ditemukan di laut air tawar darat dan lingkungan udara serta termasuk berbagai bentuk simbiotis dan parasit Hampir dari 90 dari seluruh jenis hewan yang diketahui orang adalah Arthropoda Arthropoda dianggap berkerabat dekat dengan Annelida contohnya adalah Peripetus di Afrika Selatan (Anonimous 2010d)
Keanekaragaman jenis arthropoda tanah secara meruang-mewaktu berhubungan dengan keadaan faktor lingkungan abiotik pada setiap komunitas tumbuhan yaitu ketebalan serasah kandungan bahan organik pH tanah dan suhu udara (Subahar dan Adianto 2008)
Mikroba Tanah
Di tanah terdapat milyaran mikrobia misalnya bakteri fungi alga protozoa dan virus Tanah merupakan lingkungan hidup yang amat kompleks Kotoran dan jasad hewan serta jaringan tumbuhan akan terkubur dalam tanah Semuanya memberi konstribusi dalam menyuburkan tanah Proses penyuburan tanah ini dibantu oleh mikrobia Tanpa mikrobia semua jasad tidak akan hancur Salut untuk mikrobia tanah yang mampu menyeimbangkan kelangsungan hidup di bumi Jumlah dan jenis mikrobia dalam tanah bergantung pada jumlah dan jenis kelembaban tingkat aerasi suhu pH dan pengolahan dapat menambah jumlah mikrobia tanah
Mikrobia tanah berupa bakteri melalui metode hitungan mikroskopik langsung berjumlah milyaran setiap gram tanah sedangkan hitungan agar cawan diperoleh jutaan Bakteri umumnya bersifat heterotrof Contohnya Actinomycetes yang
mencakup jenis-jenis Nocardia Streptomyces dan Micromonospora Organisme ini yang menyebabkan bau khas tanah Actinomycetes berperan menambah kesuburan tanah dengan mengurai senyawa-senyawa kompleks dan mampu membentuk senyawa antibiotik namun jumlahnya sedikit Antibiotik ini terdapat di sekitar sel-sel Actinomycetes saja Sedangkan Cyanobacteria berperan dalam transformasi batu-batuan menjadi tanah dan asam-asam yang terbentuk dalam proses metabolisme dapat melarutkan mineral-mineral bebatuan
Fungi berjumlah antara ratusan sampai ribuan per gram tanah Fungi berperan dalam meningkatkan struktur fisik tanah dan dekomposisi bahan-bahan organik kompleks dari jaringan tumbuhan seperti selulosa lignin dan pektin Contohnya Penicillium Mucor Rhizopus Fusarium Cladosporium Aspergillus dan Trichomonas Populasi alga lebih sedikit dibanding fungi dan bakteri Alga berperan dalam mengakumulasi bahan-bahan organik akibat aktivitas fotosintetik dan bila berasosiasi dengan fungi akan merombak bebatuan menjadi tanah Misalnya Chlorophyta (alga hijau) dan Chrysophyta (diatom) Rhizosfer merupakan tempat pertemuan antara tanah dengan akar tumbuhan Jumlah mikrobia di daerah perakaran lebih banyak dibanding tanah yang tidak terdapat perakaran karena di daerah perakaran terdapat nutrien-nutrien seperti asam amino dan vitamin yang disekresikan oleh jaringan akar
Tanah dapat menyuburkan dirinya sendiri karena keberadaan mikroba tanah Ungkapan ini tidak berlebihan apabila kita mengamati kehidupan mikroba di dalam tanah yang bermanfaat memperbaiki kesuburan tanah Saat ini sudah dikenali sekitar dua juta mikroba tanah Dari sekian mikroba yang ditemukan ada yang memiliki aktivitas pendukung kesuburan tanaman -- sebagai pelarut P pengikat N bebas penghasil faktor tumbuh perombak bahan organik Juga ada mikroba yang menghasilkan biopestisida perombak bahan kimia agro (pestisida) mikroba resisten logam berat (pengakumulasi dan pereduksi) mikroba perombak sianida dan mikroba agen denitrifikasi-nitrifikasi
Tanah adalah habitat yang sangat kaya akan keragaman mikroorganisme seperti bakteri aktinomicetes fungi protozoa alga dan virus Tanah-tanah pertanian yang subur mengandung lebih dari 100 juta mikroba per gram tanah Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroba-mikroba tersebut Sebagian besar mikroba tanah memiliki peranan yang menguntungan bagi pertanian Mikroba tanah antara lain berperan dalam mendegradasi limbah-limbah organik pertanian re-cycling hara tanaman fiksasi biologis
nitrogen dari udara pelarutan fosfat merangsang pertumbuhan tanaman biokontrol patogen tanaman membantu penyerapan unsur hara tanaman dan membentuk simbiosis menguntungan
Tiga unsur hara esensial bagi tanaman yaitu Nitrogen (N) fosfat (P) dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitas mikroba tanah Hara N sebenarnya tersedia melimpah di udara Kurang lebih 74 kandungan udara adalah N Namun N udara tidak dapat langsung diserap oleh tanaman Tidak ada satupun tanaman yang dapat menyerap N dari udara N harus difiksasiditambat oleh mikroba tanah dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dengan tanaman dan ada pula yang hidup bebas di sekitar perakaran tanaman
Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaan unsur hara tanaman adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K) Tanah-tanah yang lama diberi pupuk superfosfat (TSPSP 36) umumnya kandungan P-nya cukup tinggi (jenuh) Namun hara P ini sedikittidak tersedia bagi tanaman karena terikat pada mineral liat tanah yang sukar larut Di sinilah peranan mikroba pelarut P Mikroba ini akan melepaskan ikatan P dari mineral liat tanah dan menyediakannya bagi tanaman Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P antara lain Aspergillus sp Penicillium sp Zerowilia lipolitika Pseudomonas sp Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P umumnya juga berkemampuan tinggi dalam melarutkan K
Beberapa mikroba tanah juga mampu menghasilkan hormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserap oleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat atau lebih besar Kelompok mikroba yang mampu menghasilkan hormon tanaman antara lain Pseudomonas sp dan Azotobacter sp
Mikroba-mikroba tanah yang bermanfaat untuk melarutkan unsur hara membantu penyerapan unsur hara maupun merangsang pertumbuhan tanaman diformulasikan dalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagai biofertilizer untuk pertanian
Hasil-hasil temuan bioteknologi terbaru mikroba antagonis seperti penyakit tular tanah dapat diubah secara alamiah menjadi mikroba yang mempunyai kemampuan menyediakan unsurunsur hara bagi tanaman dan melawan penyakit karena berperan sebagai produser antibiotik alias dokter tanaman untuk penyakit tular tanah Mikroba tersebut diperoleh dengan cara isolasi dari alam yang kemudian
diperbanyak di laboratorium dan kemudian dapat dipakai sebagai bahan pupuk hayati
Misalnya Trichoderma dan Gliocladium kedua mikroba ini berperan pentiong dalam ketersediaan nutrisi tanaman dalam tanah Bio-aktifator yang berisi mikroba Trichoderma dan Gliocladium sangat bermanfaat bagi tanaman khususnya dalam proses
1 Mempercepat pematangan pupuk kandang dan meningkatkan kesuburan tanah
2 Meningkatkan ketegaran bibit tanaman3 Meningkatkan ketahanan tanaman terhadap
serangan penyakit layu (Fusarium sp) dan layu bakteri (pseukdomonas sp) serta penyakit busuk daun (Phytophthora sp) terutama pada tanaman tomat cabai kubis dan kentang
4 Mencegah terjadinya serangan penyakit rebah kecambah (Pythium sp) dan Rhizoctonia dan akar gada (Plasmodiophora sp) pada pesemaian
Fungsi Ekosistem Tanah
Respirasi Tanah
Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan (1) Jumlah CO2 yang dihasilkan dan (2) Jumlah O2 yang digunakan oleh mikroba tanah Pengukuran respirasi ini berkorelasi baik dengan peubah kesuburan tanah yang berkaitar dengan aktifitas mikroba seperti (1) Kandungan bahan organic (2) Transformasi N atau P (3) Hasil antara (4) pH dan (5) Rata-rata jumlah mikroorganisme (Andre 2010)
Respirasi tanah merupakan suatu proses yang terjadi karena adanya kehidupan mikrobia yang melakukan aktifitas hidup dan berkembang biak dalam suatu masa tanah Mikrobia dalam setiap aktifitasnya membutuhkan O2 atau mengeluarkan CO2 yang dijadikan dasar untuk pengukuran respirasi tanah Laju respirasi maksimum terjadi setelah beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia dalam tanah karena banyaknya populasi mikrobia mempengaruhi keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah (Ragil 2009)
Adapun cara penetapan tanah di laboratorium lebih disukai Prosedur di laboratorium meliputi penetapan pemakaian O2 atau jumlah CO2 yang dihasilkan dari sejumlah contoh tanah yang diinkubasi dalam keadaan yang diatur di laboratorium Dua macam inkubasi di laboratorium adalah 1) Inkubasi dalam keadaan yang stabil (steady-stato) 2) Keadaan yang berfluktuasi Untuk keadaan yang stabil kadar air temperatur kecepatan aerasi dan pengaturan ruangan harus dilakukan dengan sebaik mungkin
Peningkatan respirasi terjadi bila ada pembasahan dan pengeringan fluktuasi aerasi tanah selama inkubasi Oleh karena itu peningkatan respirasi dapat disebabkan oleh perubahan lingkungan yang luar biasa Hal ini bisa tidak mencerminkan keadaan aktivitas mikroba dalam keadaan lapang cara steady-stato telah digunakan untuk mempelajari
dekomposisi bahan organik dalam penelitian potensi aktivitas mikroba dalam tanah dan dalam perekembangan penelitian (Iswandi 1989)
Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi dan aktifitas mikroba tanah Metode respirasi tanah masih sering digunakan karena cukup peka konsisten sederhana dan tidak memerlukan alat yang canggih dan mahal Pengukuran respirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia Laju respirasi maksimum biasanya terjadi setelah beberapa hari atau beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
CO2 yang Dilepaskan Akar Tanaman
Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang di dalamnya terdapat akar tanaman dan berbagai macam mikroorganisme Mikroorganisme dalam tanah biasanya terkonsentrasi pada daerah sekitar perakaran karena akar mengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan eksudat Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalam penyerapan unsur hara yang terjadi di rizosfer Interaksi yang terjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-beda sehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikan harus dilakukan pada kondisi yang tepat Aktivitas mikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasi dan biomassa karbon mikroorganisme (C-organik) tanah (Annisa 2008)
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2 Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik
dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi asam amino untuk protein nukleotida untuk asam nukleat dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak sterol karotenoid pigmen flavonoid seperti antosianin dan senyawa aromatik tertentu lainnya seperti lignin
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Tanah Sifat dan Karakteristik
Tanah (bahasa Yunani pedon bahasa Latin solum) adalah bagian kerak bumi yang tersusun dari mineral dan bahan organik Tanah sangat vital peranannya bagi semua kehidupan di bumi karena tanah mendukung kehidupan tumbuhan dengan menyediakan hara dan air sekaligus sebagai penopang akar Struktur tanah yang berongga-rongga juga menjadi tempat yang baik bagi akar untuk bernafas dan tumbuh Tanah juga menjadi habitat hidup berbagai mikroorganisme Bagi sebagian besar hewan darat tanah menjadi lahan untuk hidup dan bergerak Ilmu yang mempelajari berbagai aspek mengenai tanah dikenal sebagai ilmu tanah
Dari segi klimatologi tanah memegang peranan penting sebagai penyimpan air dan menekan erosi meskipun tanah sendiri juga dapat tererosi Komposisi tanah berbeda-beda pada satu lokasi dengan lokasi yang lain Air dan udara merupakan bagian dari tanah
Tanah berasal dari pelapukan batuan dengan bantuan organisme membentuk tubuh unik yang menutupi batuan Proses pembentukan tanah dikenal sebagai pedogenesis Proses yang unik ini membentuk tanah sebagai tubuh alam yang terdiri atas lapisan-lapisan atau disebut sebagai horizon tanah Setiap horizon menceritakan mengenai asal dan proses-proses fisika kimia dan biologi yang telah dilalui tubuh tanah tersebut
Hans Jenny (1899-1992) seorang pakar tanah asal Swiss yang bekerja di Amerika Serikat menyebutkan bahwa tanah terbentuk dari bahan induk yang telah mengalami modifikasipelapukan akibat dinamika faktor iklim organisme (termasuk manusia) dan relief permukaan bumi (topografi) seiring dengan berjalannya waktu Berdasarkan dinamika kelima faktor tersebut terbentuklah berbagai jenis tanah dan dapat dilakukan klasifikasi tanah
Tubuh tanah (solum) tidak lain adalah batuan yang melapuk dan mengalami proses pembentukan lanjutan Usia tanah yang ditemukan saat ini tidak ada yang lebih tua daripada periode Tersier dan kebanyakan terbentuk dari masa Pleistosen Tubuh tanah terbentuk dari campuran bahan organik dan mineral Tanah non-organik atau tanah mineral terbentuk dari batuan sehingga ia mengandung mineral Sebaliknya tanah organik (organosol humosol) terbentuk dari pemadatan terhadap bahan organik yang terdegradasi
Tanah organik berwarna hitam dan merupakan pembentuk utama lahan gambut dan kelak dapat menjadi batu bara Tanah organik cenderung memiliki keasaman tinggi
karena mengandung beberapa asam organik (substansi humik) hasil dekomposisi berbagai bahan organik Kelompok tanah ini biasanya miskin mineral pasokan mineral berasal dari aliran air atau hasil dekomposisi jaringan makhluk hidup Tanah organik dapat ditanami karena memiliki sifat fisik gembur (porus sarang) sehingga mampu menyimpan cukup air namun karena memiliki keasaman tinggi sebagian besar tanaman pangan akan memberikan hasil terbatas dan di bawah capaian optimum
Tanah non-organik didominasi oleh mineral Mineral ini membentuk partikel pembentuk tanah Tekstur tanah demikian ditentukan oleh komposisi tiga partikel pembentuk tanah pasir debu dan liat Tanah berpasir didominasi oleh pasir tanah berliat didominasi oleh liat Tanah dengan komposisi pasir debu dan liat yang seimbang dikenal sebagai tanah lempung
Warna tanah merupakan ciri utama yang paling mudah diingat orang Warna tanah sangat bervariasi mulai dari hitam kelam coklat merah bata jingga kuning hingga putih Selain itu tanah dapat memiliki lapisan-lapisan dengan perbedaan warna yang kontras sebagai akibat proses kimia (pengasaman) atau pencucian (leaching) Tanah berwarna hitam atau gelap seringkali menandakan kehadiran bahan organik yang tinggi baik karena pelapukan vegetasi maupun proses pengendapan di rawa-rawa Warna gelap juga dapat disebabkan oleh kehadiran Mangan belerang dan nitrogen Warna tanah kemerahan atau kekuningan biasanya disebabkan kandungan besi teroksidasi yang tinggi warna yang berbeda terjadi karena pengaruh kondisi proses kimia pembentukannya Suasana aerobik oksidatif menghasilkan warna yang seragam atau perubahan warna bertahap sedangkan suasana anaerobik reduktif membawa pada pola warna yang bertotol-totol atau warna yang terkonsentrasi
Struktur tanah merupakan karakteristik fisik tanah yang terbentuk dari komposisi antara agregat (butir) tanah dan ruang antaragregat Tanah tersusun dari tiga fasa fasa padatan fasa cair dan fasa gas Fasa cair dan gas mengisi ruang antaragregat Struktur tanah tergantung dari imbangan ketiga faktor penyusun ini Ruang antaragregat disebut sebagai porus (jamak pori) Struktur tanah baik bagi perakaran apabila pori berukuran besar (makropori) terisi udara dan pori berukuran kecil (mikropori) terisi air Tanah yang gembur (sarang) memiliki agregat yang cukup besar dengan makropori dan mikropori yang seimbang Tanah menjadi semakin liat apabila berlebihan lempung sehingga kekurangan makropori
Mikrohabitat dalam struktur tanah
Di setiap tempat seperti dalam tanah udara maupun air selalu dijumpai mikroba Umumnya jumlah mikroba dalam tanah lebih banyak daripada dalam air ataupun udara Umumnya bahan organik dan senyawa anorganik lebih tinggi dalam tanah sehingga cocok untuk pertumbuhan mikroba heterotrof maupun autotrof
Keberadaan mikroba di dalam tanah terutama dipengaruhi oleh sifat kimia dan fisika tanah Komponen penyusun tanah yang terdiri atas pasir debu liat dan bahan organik maupun bahan penyemen lain akan membentuk struktur tanah Struktur tanah akan menentukan keberadaan oksigen dan lengas dalam tanah Dalam hal ini akan terbentuk lingkungan mikro dalam suatu struktur tanah Mikroba akan membentuk mikrokoloni dalam struktur tanah tersebut dengan tempat pertumbuhan yang sesuai dengan sifat mikroba dan lingkungan yang diperlukan Dalam suatu struktur tanah dapat dijumpai berbagai mikrokoloni seperti mikroba heterotrof pengguna bahan organik maupun bakteri autotrofdan bakteri aerob maupun anaerob Untuk kehidupannya setiap jenis mikroba mempunyai kemampuan untuk merubah satu senyawa menjadi senyawa lain dalam rangka mendapatkan energi dan nutrien Dengan demikian adanya mikroba dalam tanah menyebabkan terjadinya daur unsur-unsur seperti karbon nitrogen fosfor dan unsur lain di alam
Sumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Lingkungan rhizosferAkar tanaman merupakan habitat yang baik bagi
pertumbuhan mikroba Interaksi antara bakteri dan akar tanaman akan meningkatkan ketersediaan hara bagi keduanya Permukaan akar tanaman disebut rhizoplane Sedangkan rhizosfer adalah selapis tanah yang menyelimuti permukaan akar tanaman yang masih dipengaruhi oleh aktivitas akar Tebal tipisnya lapisan rhizosfer antar setiap tanaman
Rhizosfer merupakan habitat yang sangat baik bagi pertumbuhan mikroba oleh karena akar tanaman menyediakan berbagai bahan organik yang umumnya menstimulir pertumbuhan mikroba Bahan organik yang dikeluarkan oleh akar dapat
1 Eksudat akar bahan yang dikeluarkan dari aktivitas sel akar hidup seperti gula asam amino asam organik asam lemak dan sterol factor tumbuh nukleotida flavonon enzim dan miscellaneous
2 Sekresi akar bahan yang dipompakan secara aktif keluar dari akar
3 Lisat akar bahan yang dikeluarkan secara pasif saat autolisis sel akar
4 Musigel bahan sekresi akar sisa sel epidermis sel tudung akar yang bercampur dengan sisa sel mikroba produk metabolit koloid organik dan koloid anorganik
Enzim utama yang dihasilkan oleh akar adalah oksidoreduktase hidrolase liase dan transferase Sedang enzim yang dihasilkan oleh mikroba di rhizosfer adalah selulase dehidrogenase urease fosfatase dan sulfatase
Dengan adanya berbagai senyawa yang menstimulir pertumbuhan mikroba menyebabkan jumlah mikroba di lingkungan rhizosfer sangat tinggi Perbandingan jumlah mikroba dalam rhizosfer (R) dengan tanah bukan rhizosfer (S) yang disebut nisbah RS sering digunakan sebagai indeks kesuburan tanah Semakin subur tanah maka indeks RS semakin kecil yang menandakan nutrisi dalam tanah bukan rhizosfer juga tercukupi (subur) Sebaliknya semakin tidak subur tanah
maka indeks RS semakin besar yang menandakan nutrisi cukup hanya di lingkungan rhizosfer yang berasal dari bahan organik yang dikeluarkan akar sedang di tanah non-rhizosfer nutrisi tidak mencukupi (tidak subur) Nilai RS umumnya berkisar antara 5-20
Mikroba rhizosfer dapat memberi keuntungan bagi tanaman oleh karena
1 Mikroba dapat melarutkan dan menyediakan mineral seperti NP Fe dan unsur lain
2 Mikroba dapat menghasilkan vitamin asam amino auxin dan giberelin yang dapat menstimulir pertumbuhan tanaman
3 Mikroba yang patogenik dengan menghasilkan antibiotik
Pseudomonadaceae merupakan kelompok bakteri rhizosfer (rhizobacteria) yang dapat menghasilkan senyawa yang dapat menstimulir pertumbuhan tanaman Contoh spesies yang telah banyak diteliti dapat merangsang pertumbuhan tanaman adalah Pseudomonas fluorescens
Pembentukan Tanah
Tanah merupakan ldquotubuh-alamiahrdquo yang tersusun atas lapisan (horison tanah) yang beragam ketebalannya berbeda dengan bahan induk dalam hal sifat-sifat morfologi fisika kimia dan karakteristik mineraloginya Tanah terdiri dari partikel pecahan batuan yang telah diubah oleh proses kimia dan lingkungan yang meliputi pelapukan dan erosi Tanah berbeda dari batuan induknya karena interaksi antara hidrosfer atmosfer litosfer dan biosfer Ini adalah campuran dari konstituen mineral dan organik yang dalam keadaan padat gas dan air
Partikel tanah tampak longgar membentuk struktur tanah yang penuh dengan ruang pori Pori-pori mengandung larutan tanah (cair) dan udara (gas) Oleh karena itu tanah sering diperlakukan sebagai system Kebanyakan memiliki kepadatan antara 1 dan 2 g cm sup3
Tanah dapat berasal dari batuan induk (batuan beku batu sedimen tua batuan metamorfosa) yang melapuk atau dari bahan-bahan yang lebih lunak dan lepas seperti abu volkan bahan endapan baru dan lain-lain Melalui proses pelapukan permukaan batuan yang keras menjadi hancur dan berubah menjadi bahan lunak (longgar) yang disebut dengan regolit Selanjutnya melalui proses pembentukan tanah bagian atas regolit berubah menjadi tanah Proses pelapukan mencakup beberapa hal yaitu pelapukan secara fisik biologik-meknik dan kimia
Faktor pembentukan tanah atau pedogenesis adalah efek gabungan proses fisik kimia biologi dan antropogenik pada bahan induk tanah Genesis tanah melibatkan proses yang mengembangkan lapisan atau horizon dalam profil tanah Proses ini melibatkan penambahan kehilangan transformasi dan translokasi bahan yang membentuk tanah Mineral yang berasal dari batuan lapuk mengalami perubahan yang menyebabkan pembentukan mineral sekunder dan senyawa lainnya yang larut dalam air konstituen tersebut dipindahkan (translokasi) dari satu bagian tanah ke daerah lain oleh air dan aktivitas organisme Perubahan dan pergerakan material di dalam tanah menyebabkan terbentuknya horison tanah yang khas
Pelapukan batuan induk menghasilkan bahan induk tanah Contoh perkembangan tanah dari bahan induknya terjadi pada aliran lava baru-baru ini di wilayah hangat di bawah hujan lebat dan sangat sering Dalam iklim seperti itu tumbuhan sangat cepat berkembang pada lava basaltik meskipun kandungan bahan organiknya sangat sedikit Tumbuhan didukung oleh batuan yang porus yang
mengandung air dan unsure hara Akar tanaman tumbuh berkembang seringkali bersimbiosis dengan dengan mikoriza secara bertahap merimbak marterial lava dan bahan organik tanah akan terakumulasi
Lima faktor pembentuk tanah adalah bahan induk iklim regional topografi potensi biotik dan waktu
Bahan yang membentuk tanah disebut ldquobahan indukrdquo tanah Bahan ini meliputi lapukan batuan dasar primer bahan sekunder diangkut dari lokasi lain misalnya colluvium dan aluvium deposit yang sudah ada tetapi campuran atau diubah dengan cara lain - formasi tanah tua bahan organik termasuk gambut atau humus alpine dan bahan antropogenik seperti timbunan sampah atau tambang Beberapa tanah langsung dari pemecahan bebatuan yang mendasarinya mereka kembangkan di tempatnya tanah ini sering disebut tanah residu dan memiliki sifat kimia umum yang sama seperti batuan induknya
Kebanyakan tanah berasal dari bahan-bahan yang telah diangkut dari lokasi lain oleh angin air dan gravitasi Beberapa di antaranya telah mengalami perpindahan dari jarak yang jauh atau hanya beberapa meter Bahan yang tertiup angin disebut ldquoloessrdquo
Pelapukan merupakan tahap pertama dalam mengubah bahan induk menjadi bahan tanah Pada tanah yang terbentuk dari batuan dasar dapat terbentuk lapisan tebal bahan lapuk disebut saprolit Saprolit adalah hasil proses pelapukan yang meliputi hidrolisis (penggantian kation mineral dengan ion hidrogen) khelasi dari senyawa organik hidrasi (penyerapan air dengan mineral) solusi mineral dengan air dan proses fisik yang mencakup pembekuan dan pencairan atau pembasahan dan pengeringan Komposisi mineralogi dan kimia dari bahan batuan dasar utama ditambah sifat-sifat fisik termasuk ukuran butir dan derajat konsolidasi laju dan jenis pelapukan semuanya mempengaruhi sifat-sifat bahan tanah yang dihasilkannya
Proses pembentukan tanah diawali dari pelapukan batuan induknya pelapukan fisik dan pelapukan kimia Dari proses pelapukan ini batuan induk akan menjadi lebih lunak longgar dan berubah komposisinya Pada tahap ini batuan yang lapuk belum dikatakan sebagai tanah tetapi sebagai bahan induk tanah (regolith) karena masih menunjukkan struktur batuan induk Proses pelapukan terus berlangsung hingga akhirnya bahan induk tanah berubah menjadi tanah Proses pelapukan ini menjadi awal terbentuknya tanah Sehingga faktor yang mendorong pelapukan juga berperan dalam pembentukan tanah
Curah hujan dan sinar matahari berperan penting dalam proses pelapukan fisik kedua faktor tersebut merupakan komponen iklim Sehingga dapat disimpulkan bahwa salah satu faktor pembentuk tanah adalah iklim Ada beberapa faktor lain yang memengaruhi proses pembentukan tanah yaitu organisme bahan induk topografi dan waktu Faktor-faktor tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut
Profil Tanah
Secara ekologis tanah tersusun oleh tiga kelompok material yaitu material hidup (faktor biotik) berupa biota (jasad-jasad hayati) faktor abiotik berupa bahan organik faktor abiotik berupa pasir (sand) debu (silt) dan liat (clay) Umumnya sekitar 5 penyusun tanah berupa biomass (bioti dan abioti) berperan sangat penting karena mempengaruhi sifat kimia fisika dan biologi tanah
Ekologi tanah mempelajari hubungan antara biota tanah dan lingkungan serta hubungan antara lingkungan serta biota tanah Secara berkesinambungan hubungan ini dapat saling menguntungkan satu sama lain dan dapat pula merugikan satu sama lain
Organisme Tanah
Organisme tanah atau disebut juga biota tanah merupakan semua makhluk hidup baik hewan (fauna) maupun tumbuhan (flora) yang seluruh atau sebagian dari fase hidupnya berada dalam sistem tanah
bull Organisme tanah dapat menguntungkan petani karena
mereka memperbaiki kesuburan tanah dan dapat membantu ketersediaan hara bagi tanaman dan membantu pengendalian hama penyakit
bull Organisme tanah memerlukan makanan oksigen air dan habitat yang layak untuk tumbuh
bull Petani dapat memperkaya organisme tanah dengan jalan menyediakan penutup tanah organic yang cukup menambah bahan organik ke dalam tanah memelihara drainase tanah yang baik dan menghindari pengolahan tanah yang berlebihan
bull Di bawah permukaan tanah terdapat satu dunia lain yang penuh dengan jasad hidup atau organisme tanah Organisme tanah ini berfungsi sebegai tenaga kerja bagi para petani karena mereka membantu menyediakan ketersediaan hara yang dibutuhkan tanaman dan memperbaiki struktur tanah
Pengelompokan Organisme Tanah
Ada beberapa jenis organisme tanah diantaranya adalah 1 Pemecah bahan organik seperti slaters (spesies Isopoda)
tungau (mites) kumbang dan collembola yang memecah-mecah bahan organic yang besar menjadi bagian-bagian kecil
2 Pembusuk (decomposer) bahan organik seperti jamur dan bakteri yang memecahkan bahan-bahan cellular
3 Organisme bersimbiosis hidup padadi dalam akar tanaman dan membantu tanaman untuk mendapatkan hara dari dalam tanah Mycorrhiza bersimbiosis dengan tanaman dan membantu tanaman untuk mendapatkan hara posfor sedangkan rhizobium membantu tanaman untuk mendapatkan nitrogen
4 Pengikat hara yang hidup bebas seperti alga dan azotobakter mengikat hara di dalam tanah
5 Pembangun struktur tanah seperti akar tanaman cacing tanah ulat-ulat dan jamur semuanya membantu mengikat partikel-partikel tanah sehingga struktur tanah menjadi stabil dan tahan terhadap erosi
6 Patogen seperti jenis jamur tertentu bakteri dan nematoda dapat menyerang jaringan tanaman
7 Predator atau pemangsa termasuk protozoa nematoda parasite dan jenis jamur tertentu semuanya memangsa organisme tanah yang lain sebsagai sumber makanan mereka
8 Occupant penghuni adalah jenis organisme tanah yang menggunakan tanah sebagai tempat tinggal sementara pada tahap siklus hidup tertentu seperti ulat (larvae) dan telur cacing
Klasifikasi organism tanah
Micro-organisme Microflora lt5 microm BacteriaFungi
Microfauna lt100 microm ProtozoaNematodes
Macro-organisme
Meso-organisms
100 microm - 2 mm
SpringtailsMites
Macro-organisms
2 - 20 mm EarthwormsMillipedesWoodliceSnails and slugs
Tumbuhan Algae 10 microm
Roots gt 10 microm
Catatan Partikel liat lebih kecil dari 2 micromSumber Swift Heal and Anderson 1979
Berdasarkan peranannya organisme tanah dibagi menjadi tiga kelompok yaitu (a) organisme yang menguntungkan bagi pertumbuhan dan perkembangan tanaman (b) organisme yang merugikan tanaman dan (c) organisme yang tidak menguntungkan dan tidak merugikan Contoh organisme tanah yang menguntungkan
1 Organisme tanah yang dapat menyumbangkan nitrogen ke tanah dan tanaman yaitu bakteri
pemfiksasi nitrogen (Rhizobium Azosphirillum Azotobacter dll)
2 Organisme tanah yang dapat melarutkan fosfat yaitu bakteri pelarut fosfat (Pseudomonas) dan fungi pelarut fosfat
3 Organisme tanah yang dapat meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman yaitu cacing tanah
Salah satu organisme tanah yang umum dijumpai adalah cacing tanah Cacing tanah mempunyai arti penting bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan memper-tahankan struktur tanah agar tetap gembur Biota tanah lain yang umum dijumpai adalah Arthropoda Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung
Aktivitas biota tanah dapat meningkatkan kesuburan tanah Aktivitas biota tanah dapat diukur dengan mengukur besar respirasi di dalam tanah Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untak kegiatan kehidupan seperti sintesis (anabolisme) gerak pertumbuhan
Pentingnya Organisme Tanah
Beberapa fungsi penting dari organism tanah (biota) adalah
Fungsi-fungsi Organisme yang terlibat Memelihara struktur tanah
Bioturbating invertebrates and plant roots mycorrhizae and some other micro-organisms
Regulasi proses hidrologis
Most bioturbating invertebrates and plant roots
Pertukaran gas dan sequestration karbon (akumulasi dalam tanah)
Mostly micro-organisms and plant roots some C protected in large compact biogenic invertebrate aggregates
Detoksifikasi tanah Mostly micro-organisms Siklus unsure hara Mostly micro-organisms and plant roots
some soil- and litter-feeding invertebrates Dekomposisi bahan organic
Various saprophytic and litter-feeding invertebrates (detritivores) fungi bacteria actinomycetes and other micro-organisms
Mengendalikan gangguan hama-parasit-penyakit
Plants mycorrhizae and other fungi nematodes bacteria and various other micro-organisms collembolan earthworms various predators
Sumber makanan dan obat-obatan
Plant roots various insects (crickets beetle larvae ants termites) earthworms vertebrates micro-organisms and their by-products
Hubungan Symbiotic dan asymbiotic dengan tanaman dan akarnya
Rhizobia mycorrhizae actinomycetes diazotrophic bacteria and various other rhizosphere micro-organisms ants
Mengontrol pertumbuhan tanaman (positive dan negative)
Direct effects plant roots rhizobia mycorrhizae actinomycetes pathogens phytoparasitic nematodes rhizophagous insects plant-growth promoting rhizosphere micro-organisms biocontrol agents Indirect effects most soil biota
Mikroba tanah sangat penting bagi pertumbuhan tanaman Mereka memperbanyak diri dan aktif membantu penyediaan unsure hara bagi tanaman melalui proses simbiosis dengan jalan melepaskan unsur hara yang ldquoterikatrdquo menjadi bentuk yang tersedia bagi akar tanaman Mikroba tanah ini juga mempunyai peran aktif melindungi tanaman melawan penyakit ldquosoil-borne diseasesrdquo
Pentingnya organism tanah (Sumber httpxtekhaabiotekhcomnutri_cyclehtm duiakses
2762011)
Mendaur ulang bahan organik tanahOrganisme tanah mendaur ulang (recycle) bahan
organik dengan cara memakan bahan tanaman dan hewan yang mati kotoran hewan dan organisme tanah yang lain Mereka memecah bahan organik menjadi bagian-bagian yang lebih kecil sehingga dapat dibusukkan oleh jasad renik seperti jamur dan bakteri Ketika mereka memakan bahan organik sisa makanan dan kotoran mereka dapat membantu perbaikan struktur dan kesuburan tanah
Decomposition of organic matter is largely a biological process that occurs naturally Its speed is determined by three major factors soil organisms the physical environment and the quality of the organic matter (Brussaard 1994) In the decomposition process different products are released carbon dioxide (CO2) energy water plant nutrients and resynthesized organic carbon compounds Successive decomposition of dead material and modified organic matter results in the formation of a more complex organic matter called humus This process is called
humification Humus affects soil properties As it slowly decomposes it colours the soil darker increases soil aggregation and aggregate stability increases the CEC (the ability to attract and retain nutrients) and contributes N P and other nutrients
Siklus bahan organic tanah (Sumber httpwwwfaoorgdocrep009a0100ea0100e00gif
diunduh 2742011)
Organisme tanah membantu meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman Ketika organisme tanah memakan bahan organik atau
makanan yang lain sebagian hara yang tersedia disimpan didalam tubuh mereka dan hara yang tidak diperlukan dikeluarkan didalam kotoran mereka (sebagai contoh phosphor dan nitrogen) Hara di dalam kotoran orgnisma tanah ini dapat diserap oleh akar tanaman
Sebagian organisme tanah membina hubungan simbiosis dengan akar tanaman dan dapat membantu akar tanaman menyerap lebih banyak unsur hara dibandingkan kalau tidak ada kerjasama dengan organisme tanah Sebagai contoh adalah mycorrhiza yang membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak posfor sedangkan rhizobia membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak nitrogen
Organisme tanah memperbaiki struktur tanah
Bahan sekresi dari organisme tanah dapat mengikat partikel-partikel tanah menjadi agregate yang lebih besar Contohnya bakteri mengeluarkan kotoran yang berbentuk dan bersifat seperti perekat (organic gum) Jamur-jamuran memproduksi bahan berupa benang-benang halus yang disebut hifa Zat perekat dari bakteri dan hifa jamur dapat mengikat partikel-partikel tanah secara kuat sehingga agregate tanah yang besar pun tidak mudah pecah walaupun basah Agregate tanah yang besar tersebut dapat menyimpan air tanah dalam pori-pori halus di antara partikel-partikel tanah untuk digunakan oleh tanaman Dalam keadaan air berlebihan air dapat dengan mudah mengalir keluar melalui pori-pori besar diantara agregatendashagregate tanah yang besar
Organisme tanah yang lebih besar dapat memperbaiki struktur tanah dengan cara membuat saluran-saluran (lubang-lubang) di dalam tanah (contohnya lubang cacing) dan membantu mengaduk-aduk dan mencampur baurkan partikel-partikel tanah sehingga aerasi (aliran udara) tanah menjadi lebih baik Pembuatan saluran-saluran dan lubang-lubang ini memperbaiki infiltrasi dan pergerakan air didalam tanah serta drainase
Struktur tanah (Sumber httpwwwnanikal-unibnet201102struktur-tanah hellip diunduh 2652011)
Soil organisms are responsible for soil structure Biologically created structure improves water holding capacity equally preventing leaching of nutrients as the nutrients are bound in the bodies of the organisms Chemical fertiliser to the contrary is highly water soluble and leaches very easily Soils with a healthy micro biological population prevent soil erosion Soil particles are glued together in a porous granule structures micro-aggregate so even heavy rainfall can not displace them
Genesis struktur tanah (Sumber httpghortnlimagesthumbskorrelstructjpg)
Organisme tanah dapat membantu mengendalikan gangguan hama dan penyakit Organisme tanah yang memakan organisme lain yang
lebih kecil dapat menekan serangan hama penyakit dengan cara mengontrol jenis dan jumlah organisme di dalam tanah
Pengelolaan lahan pertanian yang dapat memperkaya organisme tanah Ada beberapa cara yang dapat dilakukan para petani
untuk meningkatkan kegiatan organisme tanah di lahan mereka diantaranya adalah
Menyediakan makanan
Petani dapat menyediakan bahan makanan untuk organisme tanah dengan cara memelihara tanaman penutup tanah dan menambah bahan organik seperti mulsa kompos merang pupuk hijau dan pupuk kandang ke dalam tanah yang mereka kelola
Bahan organic menjadi makanan organism tanah (Sumber http2bpblogspotcom_AJnRBYfjyYoTS0F2qc0SmIAAAAAAA
ACdYqXqR9vs5_sUs1600soil-lifejpg diunduh 2352011)
Menyediakan cukup oksigen (aerasi tanah yang baik)
Seperti mahluk hidup yang lain organisme tanah membutuhkan cukup oksigen untuk hidup Petani dapat menjamin ketersediaan oksigen yang cukup untuk organisme tanah dengan cara mencegah pemadatan tanah Pemadatan tanah dapat mengurangi pori-pori tanah sehingga ketersedian udara menjadi lebih sedikit Pemadatan tanah dapat terjadi apabila tanah diinjak-injak oleh hewan dan manusia atau dilalui mesin-mesin berat secara berlebihan (trampling) terutama pada saat tanah sedang basah
Menyediakan air
Organisme tanah juga membutuhkan air dalam jumlah tertentu Tetapi kalau terlalu banyak air (dalam tanah yang jenuh) mereka bisa mati karena kekurangan oksigen Petani dapat mengatur ketersediaan air didalam tanah dengan cara memperbaiki struktur tanah Aggergate tanah yang lebih besar dapat menyimpan air di dalam pori-pori halus dan dapat mengeluarkan kelebihan air melalui pori-pori besar Drainase yang cukup di lahan yang banjir juga dapat memperbaiki kondisi tanah untuk habitat organisme tanah
Melindungi habitat biota Petani dapat mendukung kehidupan organisme tanah
dengan cara melindungi habitat mereka Pemeliharaan tanaman penutup tanah adalah cara yang terbaik untuk melindungi habitat organisme tanah dari bahaya kekeringan Penggunaan mulsa juga dapat melindungi habitat mereka Penggunaan mulsa organik dapat juga berfungsi sebagai sumber makanan bagi organisme tanah Musa plastik dapat mengurangi resiko penyakit dan hama tertentu karena mulsa tersebut cenderung meningkatkan suhu permukaan tanah dan dapat menghambat pergerakan hama dari tanah ke tanaman Tetapi mulsa plastik tidak dapat meningkatkan bahan organik tanah sehingga pendauran ulang unsur hara tidak terjadi Cara yang lain adalah dengan pengolahan tanah yang tepat guna Pengolahan tanah yang berlebihan dapat merusak pori-pori tanah dimana organisme tanah hidup
Cacing Tanah
Cacing tanah dalam berbagai hal mempunyai arti penting misalnya bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur sebab kotoran cacing tanah yang bercampur dengan tanah telah siap untuk diserap akar tumbuh-tumbuhan Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Lubang-lubang yang dibuat oleh cacing tanah meningkatkan konsentrasi udara dalam tanah Disamping itu pada saat musim hujan lubang tersebut akan melipatgandakan kemampuan tanah menyerap air Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan mempertahankan struktur tanah agar tetap gembur
Cacing ini hidup didalam liang tanah yang lembab subur dan suhunya tidak terlalu dingin Untuk pertumbuhannya yang baik cacing ini memerlukan tanah yang sedikit asam
sampai netral atau pH 6-72 Kulit cacing tanah memerlukan kelembabancukup tinggi agar dapat berfungsi normal dan tidak rusak yaitu berkisar 15 - 30 Suhu yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan antara 15oC-25oC (Anonimous 2010b)
Faktor-faktor yang mempengaruhi ekologis cacing tanah meliputi (a) kemasaman (pH) tanah (b) kelengasan tanah (c) temperatur (d) aerasi dan CO2 (e) bahan organik (f) jenis tanah dan (g) suplai nutrisi (Hanafiah dkk 2007) Sebanyak 85 dari berat tubuh cacing tanah berupa air sehingga sangatlah penting untuk menjaga media pemeliharaan tetap lembab (kelembaban optimum berkisar antara 15 - 30 ) Tubuh cacing mempunyai mekanisme untuk menjaga keseimbangan air dengan mempertahankan kelembaban di permukan tubuh dan mencegah kehilangan air yang berlebihan Cacing yang terdehidrasi akan kehilangan sebagian besar berat tubuhnya dan tetap hidup walaupun kehilangan 70 - 75 kandungan air tubuh Kekeringan yang berkepanjangan memaksa cacing tanah untuk bermigrasi ke lingkungan yang lebih cocok Kelembaban sangat diperlukan untuk menjaga agar kulit cacing tanah berfungsi normal Bila udara terlalu kering akan merusak keadaan kulit Untuk menghindarinya cacing tanah segera masuk kedalam lubang dalam tanah berhenti mencari makan dan akhirnya akan mati Bila kelembaban terlalu tinggi atau terlalu banyak air cacing tanah segera lari untuk mencari tempat yang pertukaran udaranya (aerasinya) baik Hal ini terjadi karena cacing tanah mengambil oksigen dari udara bebas untuk pernafasannya melalui kulit Kelembaban yang baik untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan cacing tanah adalah antara 15 sampai 30 (Anonimous 2010a)
Cacing tanah keluar permukaan hanya pada saat-saat tertentu Pada siang hari cacing tanah tidak pernah keluar kepermukaan tanah kecuali jika saat itu terjadi hujan yang cukup menggenangi liangnya Cacing tanah takut keluar pada siang hari karena tidak kuat terpapar panas matahari terlalu lama Pemanasan yang terlalu lama menyebabkan banyak cairan tubuhnya yang akan menguap Cairan tubuh cacing tanah penting untuk menjaga tekanan osmotik koloidal tubuh dan bahan membuat lendir Lendir yang melapisi permukaan tubuh salah satunya berfungsi memudahkan proses difusi udara melalui permukaan kulit Cacing tanah akan keluar terutama pada pagi hari sesudah hujan Hal ini dilakukan karena sesaat setelah hujan biasanya liang mereka terendam air sehingga aerasi dalam liang tidak bagus sehingga mereka keluar dalam rangka menghindari keadaan kesulitan bernafas dalam liang Cacing tanah juga tidak kuat bila terendam air
terlalu lama sehingga cendrung menghindar dari genangan air yang dalam Dalam keadaan normal mereka akan pergi kepermukaan tanah pada malam hari Pada malam suhu udara tidak panas dan kelembaban udara tinggi sehingga cacing tanah bisa bebas keluar untuk beraktivitas Dalam keadaan terlalu dingin atau sangat kering cacing tanah segera masuk kedalam liang beberapa cacing sering terdapat meligkar bersama-sama dengan diatasnya terdapat lapisan tanah yang bercampur dengan lendir Lendir dalam hal ini berfungsi sebagai isolator yang mempertahankan suhu tubuh cacing tanah agar tidak terlalu jauh terpengaruh oleh suhu lingkungan Posisi melingkar dalam liang memperkecil kontak kulit dengan udara sehingga memperkecil pengaruh dari suhu udara luar (Anonimous 2010c)
Peranan Cacing Pada Perubahan Sifat Fisik TanahAktivitas cacing tanah yang mempengaruhi struktur
tanah meliputi (1) pencernaan tanah perombakan bahan organik pengadukannya dengan tanah dan produksi kotorannya yang diletakkan dipermukaan atau di dalam tanah (2) penggalian tanah dan transportasi tanah bawah ke atas atau sebaliknya (3) selama proses (1) dan (2) juga terjadi pembentukan agregat tanah tahan air perbaikan status aerase tanah dan daya tahan memegang air (Hanafiah dkk 2007)
Cacing penghancur serasah (epigeic) merupakan kelompok cacing yang hidup di lapisan serasah yang letaknya di atas permukaan tanah tubuhnya berwarna gelap tugasnya menghancurkan seresah sehingga ukurannya menjadi lebih kecil Cacing penggali tanah (anecic dan endogeic) merupakan cacing jenis penggali tanah yang hidup aktif dalam tanah walaupun makanannya berupa bahan organik di permukaan tanah dan ada pula dari akar-akar yang mati di dalam tanah Kelompok cacing ini berperanan penting dalam mencampur serasah yang ada di atas tanah dengan tanah lapisan bawah dan meninggalkan liang dalam tanah Kelompok cacing ini membuang kotorannya dalam tanah atau di atas permukaan tanah Kotoran cacing ini lebih kaya akan karbon (C) dan hara lainnya dari pada tanah sekitarnya (Hairiah dkk 1986)
Cacing mampu menggali lubang di sekitar permukaan tanah sampai kedalaman dua meter dan aktivitasnya meningkatkan kadar oksigen tanah sampai 30 persen memperbesar pori-pori tanah memudahkan pergerakan akar tanaman serta meningkatkan kemampuan tanah untuk menyerap dan menyimpan air Zat-zat organik dan fraksi liat yang dihasilkan cacing bisa memperbaiki daya ikat antar partikel tanah sehingga menekan terjadinya proses pengikisanerosi hingga 40 persen (Kartini 2008)
Arthropoda Tanah Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan
jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung (Hanafiah dkk 2007)
Arthropoda adalah filum yang paling besar dalam dunia hewan dan mencakup serangga laba-laba udang lipan dan hewan sejenis lainnya Arthropoda adalah nama lain hewan berbuku-buku Empat dari lima bagian (yang hidup hari ini) dari spesies hewan adalah arthropoda dengan jumlah di atas satu juta spesies modern yang ditemukan dan rekor fosil yang mencapai awal Cambrian Arthropoda biasa ditemukan di laut air tawar darat dan lingkungan udara serta termasuk berbagai bentuk simbiotis dan parasit Hampir dari 90 dari seluruh jenis hewan yang diketahui orang adalah Arthropoda Arthropoda dianggap berkerabat dekat dengan Annelida contohnya adalah Peripetus di Afrika Selatan (Anonimous 2010d)
Keanekaragaman jenis arthropoda tanah secara meruang-mewaktu berhubungan dengan keadaan faktor lingkungan abiotik pada setiap komunitas tumbuhan yaitu ketebalan serasah kandungan bahan organik pH tanah dan suhu udara (Subahar dan Adianto 2008)
Mikroba Tanah
Di tanah terdapat milyaran mikrobia misalnya bakteri fungi alga protozoa dan virus Tanah merupakan lingkungan hidup yang amat kompleks Kotoran dan jasad hewan serta jaringan tumbuhan akan terkubur dalam tanah Semuanya memberi konstribusi dalam menyuburkan tanah Proses penyuburan tanah ini dibantu oleh mikrobia Tanpa mikrobia semua jasad tidak akan hancur Salut untuk mikrobia tanah yang mampu menyeimbangkan kelangsungan hidup di bumi Jumlah dan jenis mikrobia dalam tanah bergantung pada jumlah dan jenis kelembaban tingkat aerasi suhu pH dan pengolahan dapat menambah jumlah mikrobia tanah
Mikrobia tanah berupa bakteri melalui metode hitungan mikroskopik langsung berjumlah milyaran setiap gram tanah sedangkan hitungan agar cawan diperoleh jutaan Bakteri umumnya bersifat heterotrof Contohnya Actinomycetes yang
mencakup jenis-jenis Nocardia Streptomyces dan Micromonospora Organisme ini yang menyebabkan bau khas tanah Actinomycetes berperan menambah kesuburan tanah dengan mengurai senyawa-senyawa kompleks dan mampu membentuk senyawa antibiotik namun jumlahnya sedikit Antibiotik ini terdapat di sekitar sel-sel Actinomycetes saja Sedangkan Cyanobacteria berperan dalam transformasi batu-batuan menjadi tanah dan asam-asam yang terbentuk dalam proses metabolisme dapat melarutkan mineral-mineral bebatuan
Fungi berjumlah antara ratusan sampai ribuan per gram tanah Fungi berperan dalam meningkatkan struktur fisik tanah dan dekomposisi bahan-bahan organik kompleks dari jaringan tumbuhan seperti selulosa lignin dan pektin Contohnya Penicillium Mucor Rhizopus Fusarium Cladosporium Aspergillus dan Trichomonas Populasi alga lebih sedikit dibanding fungi dan bakteri Alga berperan dalam mengakumulasi bahan-bahan organik akibat aktivitas fotosintetik dan bila berasosiasi dengan fungi akan merombak bebatuan menjadi tanah Misalnya Chlorophyta (alga hijau) dan Chrysophyta (diatom) Rhizosfer merupakan tempat pertemuan antara tanah dengan akar tumbuhan Jumlah mikrobia di daerah perakaran lebih banyak dibanding tanah yang tidak terdapat perakaran karena di daerah perakaran terdapat nutrien-nutrien seperti asam amino dan vitamin yang disekresikan oleh jaringan akar
Tanah dapat menyuburkan dirinya sendiri karena keberadaan mikroba tanah Ungkapan ini tidak berlebihan apabila kita mengamati kehidupan mikroba di dalam tanah yang bermanfaat memperbaiki kesuburan tanah Saat ini sudah dikenali sekitar dua juta mikroba tanah Dari sekian mikroba yang ditemukan ada yang memiliki aktivitas pendukung kesuburan tanaman -- sebagai pelarut P pengikat N bebas penghasil faktor tumbuh perombak bahan organik Juga ada mikroba yang menghasilkan biopestisida perombak bahan kimia agro (pestisida) mikroba resisten logam berat (pengakumulasi dan pereduksi) mikroba perombak sianida dan mikroba agen denitrifikasi-nitrifikasi
Tanah adalah habitat yang sangat kaya akan keragaman mikroorganisme seperti bakteri aktinomicetes fungi protozoa alga dan virus Tanah-tanah pertanian yang subur mengandung lebih dari 100 juta mikroba per gram tanah Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroba-mikroba tersebut Sebagian besar mikroba tanah memiliki peranan yang menguntungan bagi pertanian Mikroba tanah antara lain berperan dalam mendegradasi limbah-limbah organik pertanian re-cycling hara tanaman fiksasi biologis
nitrogen dari udara pelarutan fosfat merangsang pertumbuhan tanaman biokontrol patogen tanaman membantu penyerapan unsur hara tanaman dan membentuk simbiosis menguntungan
Tiga unsur hara esensial bagi tanaman yaitu Nitrogen (N) fosfat (P) dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitas mikroba tanah Hara N sebenarnya tersedia melimpah di udara Kurang lebih 74 kandungan udara adalah N Namun N udara tidak dapat langsung diserap oleh tanaman Tidak ada satupun tanaman yang dapat menyerap N dari udara N harus difiksasiditambat oleh mikroba tanah dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dengan tanaman dan ada pula yang hidup bebas di sekitar perakaran tanaman
Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaan unsur hara tanaman adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K) Tanah-tanah yang lama diberi pupuk superfosfat (TSPSP 36) umumnya kandungan P-nya cukup tinggi (jenuh) Namun hara P ini sedikittidak tersedia bagi tanaman karena terikat pada mineral liat tanah yang sukar larut Di sinilah peranan mikroba pelarut P Mikroba ini akan melepaskan ikatan P dari mineral liat tanah dan menyediakannya bagi tanaman Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P antara lain Aspergillus sp Penicillium sp Zerowilia lipolitika Pseudomonas sp Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P umumnya juga berkemampuan tinggi dalam melarutkan K
Beberapa mikroba tanah juga mampu menghasilkan hormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserap oleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat atau lebih besar Kelompok mikroba yang mampu menghasilkan hormon tanaman antara lain Pseudomonas sp dan Azotobacter sp
Mikroba-mikroba tanah yang bermanfaat untuk melarutkan unsur hara membantu penyerapan unsur hara maupun merangsang pertumbuhan tanaman diformulasikan dalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagai biofertilizer untuk pertanian
Hasil-hasil temuan bioteknologi terbaru mikroba antagonis seperti penyakit tular tanah dapat diubah secara alamiah menjadi mikroba yang mempunyai kemampuan menyediakan unsurunsur hara bagi tanaman dan melawan penyakit karena berperan sebagai produser antibiotik alias dokter tanaman untuk penyakit tular tanah Mikroba tersebut diperoleh dengan cara isolasi dari alam yang kemudian
diperbanyak di laboratorium dan kemudian dapat dipakai sebagai bahan pupuk hayati
Misalnya Trichoderma dan Gliocladium kedua mikroba ini berperan pentiong dalam ketersediaan nutrisi tanaman dalam tanah Bio-aktifator yang berisi mikroba Trichoderma dan Gliocladium sangat bermanfaat bagi tanaman khususnya dalam proses
1 Mempercepat pematangan pupuk kandang dan meningkatkan kesuburan tanah
2 Meningkatkan ketegaran bibit tanaman3 Meningkatkan ketahanan tanaman terhadap
serangan penyakit layu (Fusarium sp) dan layu bakteri (pseukdomonas sp) serta penyakit busuk daun (Phytophthora sp) terutama pada tanaman tomat cabai kubis dan kentang
4 Mencegah terjadinya serangan penyakit rebah kecambah (Pythium sp) dan Rhizoctonia dan akar gada (Plasmodiophora sp) pada pesemaian
Fungsi Ekosistem Tanah
Respirasi Tanah
Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan (1) Jumlah CO2 yang dihasilkan dan (2) Jumlah O2 yang digunakan oleh mikroba tanah Pengukuran respirasi ini berkorelasi baik dengan peubah kesuburan tanah yang berkaitar dengan aktifitas mikroba seperti (1) Kandungan bahan organic (2) Transformasi N atau P (3) Hasil antara (4) pH dan (5) Rata-rata jumlah mikroorganisme (Andre 2010)
Respirasi tanah merupakan suatu proses yang terjadi karena adanya kehidupan mikrobia yang melakukan aktifitas hidup dan berkembang biak dalam suatu masa tanah Mikrobia dalam setiap aktifitasnya membutuhkan O2 atau mengeluarkan CO2 yang dijadikan dasar untuk pengukuran respirasi tanah Laju respirasi maksimum terjadi setelah beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia dalam tanah karena banyaknya populasi mikrobia mempengaruhi keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah (Ragil 2009)
Adapun cara penetapan tanah di laboratorium lebih disukai Prosedur di laboratorium meliputi penetapan pemakaian O2 atau jumlah CO2 yang dihasilkan dari sejumlah contoh tanah yang diinkubasi dalam keadaan yang diatur di laboratorium Dua macam inkubasi di laboratorium adalah 1) Inkubasi dalam keadaan yang stabil (steady-stato) 2) Keadaan yang berfluktuasi Untuk keadaan yang stabil kadar air temperatur kecepatan aerasi dan pengaturan ruangan harus dilakukan dengan sebaik mungkin
Peningkatan respirasi terjadi bila ada pembasahan dan pengeringan fluktuasi aerasi tanah selama inkubasi Oleh karena itu peningkatan respirasi dapat disebabkan oleh perubahan lingkungan yang luar biasa Hal ini bisa tidak mencerminkan keadaan aktivitas mikroba dalam keadaan lapang cara steady-stato telah digunakan untuk mempelajari
dekomposisi bahan organik dalam penelitian potensi aktivitas mikroba dalam tanah dan dalam perekembangan penelitian (Iswandi 1989)
Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi dan aktifitas mikroba tanah Metode respirasi tanah masih sering digunakan karena cukup peka konsisten sederhana dan tidak memerlukan alat yang canggih dan mahal Pengukuran respirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia Laju respirasi maksimum biasanya terjadi setelah beberapa hari atau beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
CO2 yang Dilepaskan Akar Tanaman
Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang di dalamnya terdapat akar tanaman dan berbagai macam mikroorganisme Mikroorganisme dalam tanah biasanya terkonsentrasi pada daerah sekitar perakaran karena akar mengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan eksudat Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalam penyerapan unsur hara yang terjadi di rizosfer Interaksi yang terjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-beda sehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikan harus dilakukan pada kondisi yang tepat Aktivitas mikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasi dan biomassa karbon mikroorganisme (C-organik) tanah (Annisa 2008)
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2 Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik
dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi asam amino untuk protein nukleotida untuk asam nukleat dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak sterol karotenoid pigmen flavonoid seperti antosianin dan senyawa aromatik tertentu lainnya seperti lignin
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
karena mengandung beberapa asam organik (substansi humik) hasil dekomposisi berbagai bahan organik Kelompok tanah ini biasanya miskin mineral pasokan mineral berasal dari aliran air atau hasil dekomposisi jaringan makhluk hidup Tanah organik dapat ditanami karena memiliki sifat fisik gembur (porus sarang) sehingga mampu menyimpan cukup air namun karena memiliki keasaman tinggi sebagian besar tanaman pangan akan memberikan hasil terbatas dan di bawah capaian optimum
Tanah non-organik didominasi oleh mineral Mineral ini membentuk partikel pembentuk tanah Tekstur tanah demikian ditentukan oleh komposisi tiga partikel pembentuk tanah pasir debu dan liat Tanah berpasir didominasi oleh pasir tanah berliat didominasi oleh liat Tanah dengan komposisi pasir debu dan liat yang seimbang dikenal sebagai tanah lempung
Warna tanah merupakan ciri utama yang paling mudah diingat orang Warna tanah sangat bervariasi mulai dari hitam kelam coklat merah bata jingga kuning hingga putih Selain itu tanah dapat memiliki lapisan-lapisan dengan perbedaan warna yang kontras sebagai akibat proses kimia (pengasaman) atau pencucian (leaching) Tanah berwarna hitam atau gelap seringkali menandakan kehadiran bahan organik yang tinggi baik karena pelapukan vegetasi maupun proses pengendapan di rawa-rawa Warna gelap juga dapat disebabkan oleh kehadiran Mangan belerang dan nitrogen Warna tanah kemerahan atau kekuningan biasanya disebabkan kandungan besi teroksidasi yang tinggi warna yang berbeda terjadi karena pengaruh kondisi proses kimia pembentukannya Suasana aerobik oksidatif menghasilkan warna yang seragam atau perubahan warna bertahap sedangkan suasana anaerobik reduktif membawa pada pola warna yang bertotol-totol atau warna yang terkonsentrasi
Struktur tanah merupakan karakteristik fisik tanah yang terbentuk dari komposisi antara agregat (butir) tanah dan ruang antaragregat Tanah tersusun dari tiga fasa fasa padatan fasa cair dan fasa gas Fasa cair dan gas mengisi ruang antaragregat Struktur tanah tergantung dari imbangan ketiga faktor penyusun ini Ruang antaragregat disebut sebagai porus (jamak pori) Struktur tanah baik bagi perakaran apabila pori berukuran besar (makropori) terisi udara dan pori berukuran kecil (mikropori) terisi air Tanah yang gembur (sarang) memiliki agregat yang cukup besar dengan makropori dan mikropori yang seimbang Tanah menjadi semakin liat apabila berlebihan lempung sehingga kekurangan makropori
Mikrohabitat dalam struktur tanah
Di setiap tempat seperti dalam tanah udara maupun air selalu dijumpai mikroba Umumnya jumlah mikroba dalam tanah lebih banyak daripada dalam air ataupun udara Umumnya bahan organik dan senyawa anorganik lebih tinggi dalam tanah sehingga cocok untuk pertumbuhan mikroba heterotrof maupun autotrof
Keberadaan mikroba di dalam tanah terutama dipengaruhi oleh sifat kimia dan fisika tanah Komponen penyusun tanah yang terdiri atas pasir debu liat dan bahan organik maupun bahan penyemen lain akan membentuk struktur tanah Struktur tanah akan menentukan keberadaan oksigen dan lengas dalam tanah Dalam hal ini akan terbentuk lingkungan mikro dalam suatu struktur tanah Mikroba akan membentuk mikrokoloni dalam struktur tanah tersebut dengan tempat pertumbuhan yang sesuai dengan sifat mikroba dan lingkungan yang diperlukan Dalam suatu struktur tanah dapat dijumpai berbagai mikrokoloni seperti mikroba heterotrof pengguna bahan organik maupun bakteri autotrofdan bakteri aerob maupun anaerob Untuk kehidupannya setiap jenis mikroba mempunyai kemampuan untuk merubah satu senyawa menjadi senyawa lain dalam rangka mendapatkan energi dan nutrien Dengan demikian adanya mikroba dalam tanah menyebabkan terjadinya daur unsur-unsur seperti karbon nitrogen fosfor dan unsur lain di alam
Sumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Lingkungan rhizosferAkar tanaman merupakan habitat yang baik bagi
pertumbuhan mikroba Interaksi antara bakteri dan akar tanaman akan meningkatkan ketersediaan hara bagi keduanya Permukaan akar tanaman disebut rhizoplane Sedangkan rhizosfer adalah selapis tanah yang menyelimuti permukaan akar tanaman yang masih dipengaruhi oleh aktivitas akar Tebal tipisnya lapisan rhizosfer antar setiap tanaman
Rhizosfer merupakan habitat yang sangat baik bagi pertumbuhan mikroba oleh karena akar tanaman menyediakan berbagai bahan organik yang umumnya menstimulir pertumbuhan mikroba Bahan organik yang dikeluarkan oleh akar dapat
1 Eksudat akar bahan yang dikeluarkan dari aktivitas sel akar hidup seperti gula asam amino asam organik asam lemak dan sterol factor tumbuh nukleotida flavonon enzim dan miscellaneous
2 Sekresi akar bahan yang dipompakan secara aktif keluar dari akar
3 Lisat akar bahan yang dikeluarkan secara pasif saat autolisis sel akar
4 Musigel bahan sekresi akar sisa sel epidermis sel tudung akar yang bercampur dengan sisa sel mikroba produk metabolit koloid organik dan koloid anorganik
Enzim utama yang dihasilkan oleh akar adalah oksidoreduktase hidrolase liase dan transferase Sedang enzim yang dihasilkan oleh mikroba di rhizosfer adalah selulase dehidrogenase urease fosfatase dan sulfatase
Dengan adanya berbagai senyawa yang menstimulir pertumbuhan mikroba menyebabkan jumlah mikroba di lingkungan rhizosfer sangat tinggi Perbandingan jumlah mikroba dalam rhizosfer (R) dengan tanah bukan rhizosfer (S) yang disebut nisbah RS sering digunakan sebagai indeks kesuburan tanah Semakin subur tanah maka indeks RS semakin kecil yang menandakan nutrisi dalam tanah bukan rhizosfer juga tercukupi (subur) Sebaliknya semakin tidak subur tanah
maka indeks RS semakin besar yang menandakan nutrisi cukup hanya di lingkungan rhizosfer yang berasal dari bahan organik yang dikeluarkan akar sedang di tanah non-rhizosfer nutrisi tidak mencukupi (tidak subur) Nilai RS umumnya berkisar antara 5-20
Mikroba rhizosfer dapat memberi keuntungan bagi tanaman oleh karena
1 Mikroba dapat melarutkan dan menyediakan mineral seperti NP Fe dan unsur lain
2 Mikroba dapat menghasilkan vitamin asam amino auxin dan giberelin yang dapat menstimulir pertumbuhan tanaman
3 Mikroba yang patogenik dengan menghasilkan antibiotik
Pseudomonadaceae merupakan kelompok bakteri rhizosfer (rhizobacteria) yang dapat menghasilkan senyawa yang dapat menstimulir pertumbuhan tanaman Contoh spesies yang telah banyak diteliti dapat merangsang pertumbuhan tanaman adalah Pseudomonas fluorescens
Pembentukan Tanah
Tanah merupakan ldquotubuh-alamiahrdquo yang tersusun atas lapisan (horison tanah) yang beragam ketebalannya berbeda dengan bahan induk dalam hal sifat-sifat morfologi fisika kimia dan karakteristik mineraloginya Tanah terdiri dari partikel pecahan batuan yang telah diubah oleh proses kimia dan lingkungan yang meliputi pelapukan dan erosi Tanah berbeda dari batuan induknya karena interaksi antara hidrosfer atmosfer litosfer dan biosfer Ini adalah campuran dari konstituen mineral dan organik yang dalam keadaan padat gas dan air
Partikel tanah tampak longgar membentuk struktur tanah yang penuh dengan ruang pori Pori-pori mengandung larutan tanah (cair) dan udara (gas) Oleh karena itu tanah sering diperlakukan sebagai system Kebanyakan memiliki kepadatan antara 1 dan 2 g cm sup3
Tanah dapat berasal dari batuan induk (batuan beku batu sedimen tua batuan metamorfosa) yang melapuk atau dari bahan-bahan yang lebih lunak dan lepas seperti abu volkan bahan endapan baru dan lain-lain Melalui proses pelapukan permukaan batuan yang keras menjadi hancur dan berubah menjadi bahan lunak (longgar) yang disebut dengan regolit Selanjutnya melalui proses pembentukan tanah bagian atas regolit berubah menjadi tanah Proses pelapukan mencakup beberapa hal yaitu pelapukan secara fisik biologik-meknik dan kimia
Faktor pembentukan tanah atau pedogenesis adalah efek gabungan proses fisik kimia biologi dan antropogenik pada bahan induk tanah Genesis tanah melibatkan proses yang mengembangkan lapisan atau horizon dalam profil tanah Proses ini melibatkan penambahan kehilangan transformasi dan translokasi bahan yang membentuk tanah Mineral yang berasal dari batuan lapuk mengalami perubahan yang menyebabkan pembentukan mineral sekunder dan senyawa lainnya yang larut dalam air konstituen tersebut dipindahkan (translokasi) dari satu bagian tanah ke daerah lain oleh air dan aktivitas organisme Perubahan dan pergerakan material di dalam tanah menyebabkan terbentuknya horison tanah yang khas
Pelapukan batuan induk menghasilkan bahan induk tanah Contoh perkembangan tanah dari bahan induknya terjadi pada aliran lava baru-baru ini di wilayah hangat di bawah hujan lebat dan sangat sering Dalam iklim seperti itu tumbuhan sangat cepat berkembang pada lava basaltik meskipun kandungan bahan organiknya sangat sedikit Tumbuhan didukung oleh batuan yang porus yang
mengandung air dan unsure hara Akar tanaman tumbuh berkembang seringkali bersimbiosis dengan dengan mikoriza secara bertahap merimbak marterial lava dan bahan organik tanah akan terakumulasi
Lima faktor pembentuk tanah adalah bahan induk iklim regional topografi potensi biotik dan waktu
Bahan yang membentuk tanah disebut ldquobahan indukrdquo tanah Bahan ini meliputi lapukan batuan dasar primer bahan sekunder diangkut dari lokasi lain misalnya colluvium dan aluvium deposit yang sudah ada tetapi campuran atau diubah dengan cara lain - formasi tanah tua bahan organik termasuk gambut atau humus alpine dan bahan antropogenik seperti timbunan sampah atau tambang Beberapa tanah langsung dari pemecahan bebatuan yang mendasarinya mereka kembangkan di tempatnya tanah ini sering disebut tanah residu dan memiliki sifat kimia umum yang sama seperti batuan induknya
Kebanyakan tanah berasal dari bahan-bahan yang telah diangkut dari lokasi lain oleh angin air dan gravitasi Beberapa di antaranya telah mengalami perpindahan dari jarak yang jauh atau hanya beberapa meter Bahan yang tertiup angin disebut ldquoloessrdquo
Pelapukan merupakan tahap pertama dalam mengubah bahan induk menjadi bahan tanah Pada tanah yang terbentuk dari batuan dasar dapat terbentuk lapisan tebal bahan lapuk disebut saprolit Saprolit adalah hasil proses pelapukan yang meliputi hidrolisis (penggantian kation mineral dengan ion hidrogen) khelasi dari senyawa organik hidrasi (penyerapan air dengan mineral) solusi mineral dengan air dan proses fisik yang mencakup pembekuan dan pencairan atau pembasahan dan pengeringan Komposisi mineralogi dan kimia dari bahan batuan dasar utama ditambah sifat-sifat fisik termasuk ukuran butir dan derajat konsolidasi laju dan jenis pelapukan semuanya mempengaruhi sifat-sifat bahan tanah yang dihasilkannya
Proses pembentukan tanah diawali dari pelapukan batuan induknya pelapukan fisik dan pelapukan kimia Dari proses pelapukan ini batuan induk akan menjadi lebih lunak longgar dan berubah komposisinya Pada tahap ini batuan yang lapuk belum dikatakan sebagai tanah tetapi sebagai bahan induk tanah (regolith) karena masih menunjukkan struktur batuan induk Proses pelapukan terus berlangsung hingga akhirnya bahan induk tanah berubah menjadi tanah Proses pelapukan ini menjadi awal terbentuknya tanah Sehingga faktor yang mendorong pelapukan juga berperan dalam pembentukan tanah
Curah hujan dan sinar matahari berperan penting dalam proses pelapukan fisik kedua faktor tersebut merupakan komponen iklim Sehingga dapat disimpulkan bahwa salah satu faktor pembentuk tanah adalah iklim Ada beberapa faktor lain yang memengaruhi proses pembentukan tanah yaitu organisme bahan induk topografi dan waktu Faktor-faktor tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut
Profil Tanah
Secara ekologis tanah tersusun oleh tiga kelompok material yaitu material hidup (faktor biotik) berupa biota (jasad-jasad hayati) faktor abiotik berupa bahan organik faktor abiotik berupa pasir (sand) debu (silt) dan liat (clay) Umumnya sekitar 5 penyusun tanah berupa biomass (bioti dan abioti) berperan sangat penting karena mempengaruhi sifat kimia fisika dan biologi tanah
Ekologi tanah mempelajari hubungan antara biota tanah dan lingkungan serta hubungan antara lingkungan serta biota tanah Secara berkesinambungan hubungan ini dapat saling menguntungkan satu sama lain dan dapat pula merugikan satu sama lain
Organisme Tanah
Organisme tanah atau disebut juga biota tanah merupakan semua makhluk hidup baik hewan (fauna) maupun tumbuhan (flora) yang seluruh atau sebagian dari fase hidupnya berada dalam sistem tanah
bull Organisme tanah dapat menguntungkan petani karena
mereka memperbaiki kesuburan tanah dan dapat membantu ketersediaan hara bagi tanaman dan membantu pengendalian hama penyakit
bull Organisme tanah memerlukan makanan oksigen air dan habitat yang layak untuk tumbuh
bull Petani dapat memperkaya organisme tanah dengan jalan menyediakan penutup tanah organic yang cukup menambah bahan organik ke dalam tanah memelihara drainase tanah yang baik dan menghindari pengolahan tanah yang berlebihan
bull Di bawah permukaan tanah terdapat satu dunia lain yang penuh dengan jasad hidup atau organisme tanah Organisme tanah ini berfungsi sebegai tenaga kerja bagi para petani karena mereka membantu menyediakan ketersediaan hara yang dibutuhkan tanaman dan memperbaiki struktur tanah
Pengelompokan Organisme Tanah
Ada beberapa jenis organisme tanah diantaranya adalah 1 Pemecah bahan organik seperti slaters (spesies Isopoda)
tungau (mites) kumbang dan collembola yang memecah-mecah bahan organic yang besar menjadi bagian-bagian kecil
2 Pembusuk (decomposer) bahan organik seperti jamur dan bakteri yang memecahkan bahan-bahan cellular
3 Organisme bersimbiosis hidup padadi dalam akar tanaman dan membantu tanaman untuk mendapatkan hara dari dalam tanah Mycorrhiza bersimbiosis dengan tanaman dan membantu tanaman untuk mendapatkan hara posfor sedangkan rhizobium membantu tanaman untuk mendapatkan nitrogen
4 Pengikat hara yang hidup bebas seperti alga dan azotobakter mengikat hara di dalam tanah
5 Pembangun struktur tanah seperti akar tanaman cacing tanah ulat-ulat dan jamur semuanya membantu mengikat partikel-partikel tanah sehingga struktur tanah menjadi stabil dan tahan terhadap erosi
6 Patogen seperti jenis jamur tertentu bakteri dan nematoda dapat menyerang jaringan tanaman
7 Predator atau pemangsa termasuk protozoa nematoda parasite dan jenis jamur tertentu semuanya memangsa organisme tanah yang lain sebsagai sumber makanan mereka
8 Occupant penghuni adalah jenis organisme tanah yang menggunakan tanah sebagai tempat tinggal sementara pada tahap siklus hidup tertentu seperti ulat (larvae) dan telur cacing
Klasifikasi organism tanah
Micro-organisme Microflora lt5 microm BacteriaFungi
Microfauna lt100 microm ProtozoaNematodes
Macro-organisme
Meso-organisms
100 microm - 2 mm
SpringtailsMites
Macro-organisms
2 - 20 mm EarthwormsMillipedesWoodliceSnails and slugs
Tumbuhan Algae 10 microm
Roots gt 10 microm
Catatan Partikel liat lebih kecil dari 2 micromSumber Swift Heal and Anderson 1979
Berdasarkan peranannya organisme tanah dibagi menjadi tiga kelompok yaitu (a) organisme yang menguntungkan bagi pertumbuhan dan perkembangan tanaman (b) organisme yang merugikan tanaman dan (c) organisme yang tidak menguntungkan dan tidak merugikan Contoh organisme tanah yang menguntungkan
1 Organisme tanah yang dapat menyumbangkan nitrogen ke tanah dan tanaman yaitu bakteri
pemfiksasi nitrogen (Rhizobium Azosphirillum Azotobacter dll)
2 Organisme tanah yang dapat melarutkan fosfat yaitu bakteri pelarut fosfat (Pseudomonas) dan fungi pelarut fosfat
3 Organisme tanah yang dapat meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman yaitu cacing tanah
Salah satu organisme tanah yang umum dijumpai adalah cacing tanah Cacing tanah mempunyai arti penting bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan memper-tahankan struktur tanah agar tetap gembur Biota tanah lain yang umum dijumpai adalah Arthropoda Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung
Aktivitas biota tanah dapat meningkatkan kesuburan tanah Aktivitas biota tanah dapat diukur dengan mengukur besar respirasi di dalam tanah Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untak kegiatan kehidupan seperti sintesis (anabolisme) gerak pertumbuhan
Pentingnya Organisme Tanah
Beberapa fungsi penting dari organism tanah (biota) adalah
Fungsi-fungsi Organisme yang terlibat Memelihara struktur tanah
Bioturbating invertebrates and plant roots mycorrhizae and some other micro-organisms
Regulasi proses hidrologis
Most bioturbating invertebrates and plant roots
Pertukaran gas dan sequestration karbon (akumulasi dalam tanah)
Mostly micro-organisms and plant roots some C protected in large compact biogenic invertebrate aggregates
Detoksifikasi tanah Mostly micro-organisms Siklus unsure hara Mostly micro-organisms and plant roots
some soil- and litter-feeding invertebrates Dekomposisi bahan organic
Various saprophytic and litter-feeding invertebrates (detritivores) fungi bacteria actinomycetes and other micro-organisms
Mengendalikan gangguan hama-parasit-penyakit
Plants mycorrhizae and other fungi nematodes bacteria and various other micro-organisms collembolan earthworms various predators
Sumber makanan dan obat-obatan
Plant roots various insects (crickets beetle larvae ants termites) earthworms vertebrates micro-organisms and their by-products
Hubungan Symbiotic dan asymbiotic dengan tanaman dan akarnya
Rhizobia mycorrhizae actinomycetes diazotrophic bacteria and various other rhizosphere micro-organisms ants
Mengontrol pertumbuhan tanaman (positive dan negative)
Direct effects plant roots rhizobia mycorrhizae actinomycetes pathogens phytoparasitic nematodes rhizophagous insects plant-growth promoting rhizosphere micro-organisms biocontrol agents Indirect effects most soil biota
Mikroba tanah sangat penting bagi pertumbuhan tanaman Mereka memperbanyak diri dan aktif membantu penyediaan unsure hara bagi tanaman melalui proses simbiosis dengan jalan melepaskan unsur hara yang ldquoterikatrdquo menjadi bentuk yang tersedia bagi akar tanaman Mikroba tanah ini juga mempunyai peran aktif melindungi tanaman melawan penyakit ldquosoil-borne diseasesrdquo
Pentingnya organism tanah (Sumber httpxtekhaabiotekhcomnutri_cyclehtm duiakses
2762011)
Mendaur ulang bahan organik tanahOrganisme tanah mendaur ulang (recycle) bahan
organik dengan cara memakan bahan tanaman dan hewan yang mati kotoran hewan dan organisme tanah yang lain Mereka memecah bahan organik menjadi bagian-bagian yang lebih kecil sehingga dapat dibusukkan oleh jasad renik seperti jamur dan bakteri Ketika mereka memakan bahan organik sisa makanan dan kotoran mereka dapat membantu perbaikan struktur dan kesuburan tanah
Decomposition of organic matter is largely a biological process that occurs naturally Its speed is determined by three major factors soil organisms the physical environment and the quality of the organic matter (Brussaard 1994) In the decomposition process different products are released carbon dioxide (CO2) energy water plant nutrients and resynthesized organic carbon compounds Successive decomposition of dead material and modified organic matter results in the formation of a more complex organic matter called humus This process is called
humification Humus affects soil properties As it slowly decomposes it colours the soil darker increases soil aggregation and aggregate stability increases the CEC (the ability to attract and retain nutrients) and contributes N P and other nutrients
Siklus bahan organic tanah (Sumber httpwwwfaoorgdocrep009a0100ea0100e00gif
diunduh 2742011)
Organisme tanah membantu meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman Ketika organisme tanah memakan bahan organik atau
makanan yang lain sebagian hara yang tersedia disimpan didalam tubuh mereka dan hara yang tidak diperlukan dikeluarkan didalam kotoran mereka (sebagai contoh phosphor dan nitrogen) Hara di dalam kotoran orgnisma tanah ini dapat diserap oleh akar tanaman
Sebagian organisme tanah membina hubungan simbiosis dengan akar tanaman dan dapat membantu akar tanaman menyerap lebih banyak unsur hara dibandingkan kalau tidak ada kerjasama dengan organisme tanah Sebagai contoh adalah mycorrhiza yang membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak posfor sedangkan rhizobia membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak nitrogen
Organisme tanah memperbaiki struktur tanah
Bahan sekresi dari organisme tanah dapat mengikat partikel-partikel tanah menjadi agregate yang lebih besar Contohnya bakteri mengeluarkan kotoran yang berbentuk dan bersifat seperti perekat (organic gum) Jamur-jamuran memproduksi bahan berupa benang-benang halus yang disebut hifa Zat perekat dari bakteri dan hifa jamur dapat mengikat partikel-partikel tanah secara kuat sehingga agregate tanah yang besar pun tidak mudah pecah walaupun basah Agregate tanah yang besar tersebut dapat menyimpan air tanah dalam pori-pori halus di antara partikel-partikel tanah untuk digunakan oleh tanaman Dalam keadaan air berlebihan air dapat dengan mudah mengalir keluar melalui pori-pori besar diantara agregatendashagregate tanah yang besar
Organisme tanah yang lebih besar dapat memperbaiki struktur tanah dengan cara membuat saluran-saluran (lubang-lubang) di dalam tanah (contohnya lubang cacing) dan membantu mengaduk-aduk dan mencampur baurkan partikel-partikel tanah sehingga aerasi (aliran udara) tanah menjadi lebih baik Pembuatan saluran-saluran dan lubang-lubang ini memperbaiki infiltrasi dan pergerakan air didalam tanah serta drainase
Struktur tanah (Sumber httpwwwnanikal-unibnet201102struktur-tanah hellip diunduh 2652011)
Soil organisms are responsible for soil structure Biologically created structure improves water holding capacity equally preventing leaching of nutrients as the nutrients are bound in the bodies of the organisms Chemical fertiliser to the contrary is highly water soluble and leaches very easily Soils with a healthy micro biological population prevent soil erosion Soil particles are glued together in a porous granule structures micro-aggregate so even heavy rainfall can not displace them
Genesis struktur tanah (Sumber httpghortnlimagesthumbskorrelstructjpg)
Organisme tanah dapat membantu mengendalikan gangguan hama dan penyakit Organisme tanah yang memakan organisme lain yang
lebih kecil dapat menekan serangan hama penyakit dengan cara mengontrol jenis dan jumlah organisme di dalam tanah
Pengelolaan lahan pertanian yang dapat memperkaya organisme tanah Ada beberapa cara yang dapat dilakukan para petani
untuk meningkatkan kegiatan organisme tanah di lahan mereka diantaranya adalah
Menyediakan makanan
Petani dapat menyediakan bahan makanan untuk organisme tanah dengan cara memelihara tanaman penutup tanah dan menambah bahan organik seperti mulsa kompos merang pupuk hijau dan pupuk kandang ke dalam tanah yang mereka kelola
Bahan organic menjadi makanan organism tanah (Sumber http2bpblogspotcom_AJnRBYfjyYoTS0F2qc0SmIAAAAAAA
ACdYqXqR9vs5_sUs1600soil-lifejpg diunduh 2352011)
Menyediakan cukup oksigen (aerasi tanah yang baik)
Seperti mahluk hidup yang lain organisme tanah membutuhkan cukup oksigen untuk hidup Petani dapat menjamin ketersediaan oksigen yang cukup untuk organisme tanah dengan cara mencegah pemadatan tanah Pemadatan tanah dapat mengurangi pori-pori tanah sehingga ketersedian udara menjadi lebih sedikit Pemadatan tanah dapat terjadi apabila tanah diinjak-injak oleh hewan dan manusia atau dilalui mesin-mesin berat secara berlebihan (trampling) terutama pada saat tanah sedang basah
Menyediakan air
Organisme tanah juga membutuhkan air dalam jumlah tertentu Tetapi kalau terlalu banyak air (dalam tanah yang jenuh) mereka bisa mati karena kekurangan oksigen Petani dapat mengatur ketersediaan air didalam tanah dengan cara memperbaiki struktur tanah Aggergate tanah yang lebih besar dapat menyimpan air di dalam pori-pori halus dan dapat mengeluarkan kelebihan air melalui pori-pori besar Drainase yang cukup di lahan yang banjir juga dapat memperbaiki kondisi tanah untuk habitat organisme tanah
Melindungi habitat biota Petani dapat mendukung kehidupan organisme tanah
dengan cara melindungi habitat mereka Pemeliharaan tanaman penutup tanah adalah cara yang terbaik untuk melindungi habitat organisme tanah dari bahaya kekeringan Penggunaan mulsa juga dapat melindungi habitat mereka Penggunaan mulsa organik dapat juga berfungsi sebagai sumber makanan bagi organisme tanah Musa plastik dapat mengurangi resiko penyakit dan hama tertentu karena mulsa tersebut cenderung meningkatkan suhu permukaan tanah dan dapat menghambat pergerakan hama dari tanah ke tanaman Tetapi mulsa plastik tidak dapat meningkatkan bahan organik tanah sehingga pendauran ulang unsur hara tidak terjadi Cara yang lain adalah dengan pengolahan tanah yang tepat guna Pengolahan tanah yang berlebihan dapat merusak pori-pori tanah dimana organisme tanah hidup
Cacing Tanah
Cacing tanah dalam berbagai hal mempunyai arti penting misalnya bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur sebab kotoran cacing tanah yang bercampur dengan tanah telah siap untuk diserap akar tumbuh-tumbuhan Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Lubang-lubang yang dibuat oleh cacing tanah meningkatkan konsentrasi udara dalam tanah Disamping itu pada saat musim hujan lubang tersebut akan melipatgandakan kemampuan tanah menyerap air Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan mempertahankan struktur tanah agar tetap gembur
Cacing ini hidup didalam liang tanah yang lembab subur dan suhunya tidak terlalu dingin Untuk pertumbuhannya yang baik cacing ini memerlukan tanah yang sedikit asam
sampai netral atau pH 6-72 Kulit cacing tanah memerlukan kelembabancukup tinggi agar dapat berfungsi normal dan tidak rusak yaitu berkisar 15 - 30 Suhu yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan antara 15oC-25oC (Anonimous 2010b)
Faktor-faktor yang mempengaruhi ekologis cacing tanah meliputi (a) kemasaman (pH) tanah (b) kelengasan tanah (c) temperatur (d) aerasi dan CO2 (e) bahan organik (f) jenis tanah dan (g) suplai nutrisi (Hanafiah dkk 2007) Sebanyak 85 dari berat tubuh cacing tanah berupa air sehingga sangatlah penting untuk menjaga media pemeliharaan tetap lembab (kelembaban optimum berkisar antara 15 - 30 ) Tubuh cacing mempunyai mekanisme untuk menjaga keseimbangan air dengan mempertahankan kelembaban di permukan tubuh dan mencegah kehilangan air yang berlebihan Cacing yang terdehidrasi akan kehilangan sebagian besar berat tubuhnya dan tetap hidup walaupun kehilangan 70 - 75 kandungan air tubuh Kekeringan yang berkepanjangan memaksa cacing tanah untuk bermigrasi ke lingkungan yang lebih cocok Kelembaban sangat diperlukan untuk menjaga agar kulit cacing tanah berfungsi normal Bila udara terlalu kering akan merusak keadaan kulit Untuk menghindarinya cacing tanah segera masuk kedalam lubang dalam tanah berhenti mencari makan dan akhirnya akan mati Bila kelembaban terlalu tinggi atau terlalu banyak air cacing tanah segera lari untuk mencari tempat yang pertukaran udaranya (aerasinya) baik Hal ini terjadi karena cacing tanah mengambil oksigen dari udara bebas untuk pernafasannya melalui kulit Kelembaban yang baik untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan cacing tanah adalah antara 15 sampai 30 (Anonimous 2010a)
Cacing tanah keluar permukaan hanya pada saat-saat tertentu Pada siang hari cacing tanah tidak pernah keluar kepermukaan tanah kecuali jika saat itu terjadi hujan yang cukup menggenangi liangnya Cacing tanah takut keluar pada siang hari karena tidak kuat terpapar panas matahari terlalu lama Pemanasan yang terlalu lama menyebabkan banyak cairan tubuhnya yang akan menguap Cairan tubuh cacing tanah penting untuk menjaga tekanan osmotik koloidal tubuh dan bahan membuat lendir Lendir yang melapisi permukaan tubuh salah satunya berfungsi memudahkan proses difusi udara melalui permukaan kulit Cacing tanah akan keluar terutama pada pagi hari sesudah hujan Hal ini dilakukan karena sesaat setelah hujan biasanya liang mereka terendam air sehingga aerasi dalam liang tidak bagus sehingga mereka keluar dalam rangka menghindari keadaan kesulitan bernafas dalam liang Cacing tanah juga tidak kuat bila terendam air
terlalu lama sehingga cendrung menghindar dari genangan air yang dalam Dalam keadaan normal mereka akan pergi kepermukaan tanah pada malam hari Pada malam suhu udara tidak panas dan kelembaban udara tinggi sehingga cacing tanah bisa bebas keluar untuk beraktivitas Dalam keadaan terlalu dingin atau sangat kering cacing tanah segera masuk kedalam liang beberapa cacing sering terdapat meligkar bersama-sama dengan diatasnya terdapat lapisan tanah yang bercampur dengan lendir Lendir dalam hal ini berfungsi sebagai isolator yang mempertahankan suhu tubuh cacing tanah agar tidak terlalu jauh terpengaruh oleh suhu lingkungan Posisi melingkar dalam liang memperkecil kontak kulit dengan udara sehingga memperkecil pengaruh dari suhu udara luar (Anonimous 2010c)
Peranan Cacing Pada Perubahan Sifat Fisik TanahAktivitas cacing tanah yang mempengaruhi struktur
tanah meliputi (1) pencernaan tanah perombakan bahan organik pengadukannya dengan tanah dan produksi kotorannya yang diletakkan dipermukaan atau di dalam tanah (2) penggalian tanah dan transportasi tanah bawah ke atas atau sebaliknya (3) selama proses (1) dan (2) juga terjadi pembentukan agregat tanah tahan air perbaikan status aerase tanah dan daya tahan memegang air (Hanafiah dkk 2007)
Cacing penghancur serasah (epigeic) merupakan kelompok cacing yang hidup di lapisan serasah yang letaknya di atas permukaan tanah tubuhnya berwarna gelap tugasnya menghancurkan seresah sehingga ukurannya menjadi lebih kecil Cacing penggali tanah (anecic dan endogeic) merupakan cacing jenis penggali tanah yang hidup aktif dalam tanah walaupun makanannya berupa bahan organik di permukaan tanah dan ada pula dari akar-akar yang mati di dalam tanah Kelompok cacing ini berperanan penting dalam mencampur serasah yang ada di atas tanah dengan tanah lapisan bawah dan meninggalkan liang dalam tanah Kelompok cacing ini membuang kotorannya dalam tanah atau di atas permukaan tanah Kotoran cacing ini lebih kaya akan karbon (C) dan hara lainnya dari pada tanah sekitarnya (Hairiah dkk 1986)
Cacing mampu menggali lubang di sekitar permukaan tanah sampai kedalaman dua meter dan aktivitasnya meningkatkan kadar oksigen tanah sampai 30 persen memperbesar pori-pori tanah memudahkan pergerakan akar tanaman serta meningkatkan kemampuan tanah untuk menyerap dan menyimpan air Zat-zat organik dan fraksi liat yang dihasilkan cacing bisa memperbaiki daya ikat antar partikel tanah sehingga menekan terjadinya proses pengikisanerosi hingga 40 persen (Kartini 2008)
Arthropoda Tanah Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan
jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung (Hanafiah dkk 2007)
Arthropoda adalah filum yang paling besar dalam dunia hewan dan mencakup serangga laba-laba udang lipan dan hewan sejenis lainnya Arthropoda adalah nama lain hewan berbuku-buku Empat dari lima bagian (yang hidup hari ini) dari spesies hewan adalah arthropoda dengan jumlah di atas satu juta spesies modern yang ditemukan dan rekor fosil yang mencapai awal Cambrian Arthropoda biasa ditemukan di laut air tawar darat dan lingkungan udara serta termasuk berbagai bentuk simbiotis dan parasit Hampir dari 90 dari seluruh jenis hewan yang diketahui orang adalah Arthropoda Arthropoda dianggap berkerabat dekat dengan Annelida contohnya adalah Peripetus di Afrika Selatan (Anonimous 2010d)
Keanekaragaman jenis arthropoda tanah secara meruang-mewaktu berhubungan dengan keadaan faktor lingkungan abiotik pada setiap komunitas tumbuhan yaitu ketebalan serasah kandungan bahan organik pH tanah dan suhu udara (Subahar dan Adianto 2008)
Mikroba Tanah
Di tanah terdapat milyaran mikrobia misalnya bakteri fungi alga protozoa dan virus Tanah merupakan lingkungan hidup yang amat kompleks Kotoran dan jasad hewan serta jaringan tumbuhan akan terkubur dalam tanah Semuanya memberi konstribusi dalam menyuburkan tanah Proses penyuburan tanah ini dibantu oleh mikrobia Tanpa mikrobia semua jasad tidak akan hancur Salut untuk mikrobia tanah yang mampu menyeimbangkan kelangsungan hidup di bumi Jumlah dan jenis mikrobia dalam tanah bergantung pada jumlah dan jenis kelembaban tingkat aerasi suhu pH dan pengolahan dapat menambah jumlah mikrobia tanah
Mikrobia tanah berupa bakteri melalui metode hitungan mikroskopik langsung berjumlah milyaran setiap gram tanah sedangkan hitungan agar cawan diperoleh jutaan Bakteri umumnya bersifat heterotrof Contohnya Actinomycetes yang
mencakup jenis-jenis Nocardia Streptomyces dan Micromonospora Organisme ini yang menyebabkan bau khas tanah Actinomycetes berperan menambah kesuburan tanah dengan mengurai senyawa-senyawa kompleks dan mampu membentuk senyawa antibiotik namun jumlahnya sedikit Antibiotik ini terdapat di sekitar sel-sel Actinomycetes saja Sedangkan Cyanobacteria berperan dalam transformasi batu-batuan menjadi tanah dan asam-asam yang terbentuk dalam proses metabolisme dapat melarutkan mineral-mineral bebatuan
Fungi berjumlah antara ratusan sampai ribuan per gram tanah Fungi berperan dalam meningkatkan struktur fisik tanah dan dekomposisi bahan-bahan organik kompleks dari jaringan tumbuhan seperti selulosa lignin dan pektin Contohnya Penicillium Mucor Rhizopus Fusarium Cladosporium Aspergillus dan Trichomonas Populasi alga lebih sedikit dibanding fungi dan bakteri Alga berperan dalam mengakumulasi bahan-bahan organik akibat aktivitas fotosintetik dan bila berasosiasi dengan fungi akan merombak bebatuan menjadi tanah Misalnya Chlorophyta (alga hijau) dan Chrysophyta (diatom) Rhizosfer merupakan tempat pertemuan antara tanah dengan akar tumbuhan Jumlah mikrobia di daerah perakaran lebih banyak dibanding tanah yang tidak terdapat perakaran karena di daerah perakaran terdapat nutrien-nutrien seperti asam amino dan vitamin yang disekresikan oleh jaringan akar
Tanah dapat menyuburkan dirinya sendiri karena keberadaan mikroba tanah Ungkapan ini tidak berlebihan apabila kita mengamati kehidupan mikroba di dalam tanah yang bermanfaat memperbaiki kesuburan tanah Saat ini sudah dikenali sekitar dua juta mikroba tanah Dari sekian mikroba yang ditemukan ada yang memiliki aktivitas pendukung kesuburan tanaman -- sebagai pelarut P pengikat N bebas penghasil faktor tumbuh perombak bahan organik Juga ada mikroba yang menghasilkan biopestisida perombak bahan kimia agro (pestisida) mikroba resisten logam berat (pengakumulasi dan pereduksi) mikroba perombak sianida dan mikroba agen denitrifikasi-nitrifikasi
Tanah adalah habitat yang sangat kaya akan keragaman mikroorganisme seperti bakteri aktinomicetes fungi protozoa alga dan virus Tanah-tanah pertanian yang subur mengandung lebih dari 100 juta mikroba per gram tanah Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroba-mikroba tersebut Sebagian besar mikroba tanah memiliki peranan yang menguntungan bagi pertanian Mikroba tanah antara lain berperan dalam mendegradasi limbah-limbah organik pertanian re-cycling hara tanaman fiksasi biologis
nitrogen dari udara pelarutan fosfat merangsang pertumbuhan tanaman biokontrol patogen tanaman membantu penyerapan unsur hara tanaman dan membentuk simbiosis menguntungan
Tiga unsur hara esensial bagi tanaman yaitu Nitrogen (N) fosfat (P) dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitas mikroba tanah Hara N sebenarnya tersedia melimpah di udara Kurang lebih 74 kandungan udara adalah N Namun N udara tidak dapat langsung diserap oleh tanaman Tidak ada satupun tanaman yang dapat menyerap N dari udara N harus difiksasiditambat oleh mikroba tanah dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dengan tanaman dan ada pula yang hidup bebas di sekitar perakaran tanaman
Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaan unsur hara tanaman adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K) Tanah-tanah yang lama diberi pupuk superfosfat (TSPSP 36) umumnya kandungan P-nya cukup tinggi (jenuh) Namun hara P ini sedikittidak tersedia bagi tanaman karena terikat pada mineral liat tanah yang sukar larut Di sinilah peranan mikroba pelarut P Mikroba ini akan melepaskan ikatan P dari mineral liat tanah dan menyediakannya bagi tanaman Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P antara lain Aspergillus sp Penicillium sp Zerowilia lipolitika Pseudomonas sp Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P umumnya juga berkemampuan tinggi dalam melarutkan K
Beberapa mikroba tanah juga mampu menghasilkan hormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserap oleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat atau lebih besar Kelompok mikroba yang mampu menghasilkan hormon tanaman antara lain Pseudomonas sp dan Azotobacter sp
Mikroba-mikroba tanah yang bermanfaat untuk melarutkan unsur hara membantu penyerapan unsur hara maupun merangsang pertumbuhan tanaman diformulasikan dalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagai biofertilizer untuk pertanian
Hasil-hasil temuan bioteknologi terbaru mikroba antagonis seperti penyakit tular tanah dapat diubah secara alamiah menjadi mikroba yang mempunyai kemampuan menyediakan unsurunsur hara bagi tanaman dan melawan penyakit karena berperan sebagai produser antibiotik alias dokter tanaman untuk penyakit tular tanah Mikroba tersebut diperoleh dengan cara isolasi dari alam yang kemudian
diperbanyak di laboratorium dan kemudian dapat dipakai sebagai bahan pupuk hayati
Misalnya Trichoderma dan Gliocladium kedua mikroba ini berperan pentiong dalam ketersediaan nutrisi tanaman dalam tanah Bio-aktifator yang berisi mikroba Trichoderma dan Gliocladium sangat bermanfaat bagi tanaman khususnya dalam proses
1 Mempercepat pematangan pupuk kandang dan meningkatkan kesuburan tanah
2 Meningkatkan ketegaran bibit tanaman3 Meningkatkan ketahanan tanaman terhadap
serangan penyakit layu (Fusarium sp) dan layu bakteri (pseukdomonas sp) serta penyakit busuk daun (Phytophthora sp) terutama pada tanaman tomat cabai kubis dan kentang
4 Mencegah terjadinya serangan penyakit rebah kecambah (Pythium sp) dan Rhizoctonia dan akar gada (Plasmodiophora sp) pada pesemaian
Fungsi Ekosistem Tanah
Respirasi Tanah
Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan (1) Jumlah CO2 yang dihasilkan dan (2) Jumlah O2 yang digunakan oleh mikroba tanah Pengukuran respirasi ini berkorelasi baik dengan peubah kesuburan tanah yang berkaitar dengan aktifitas mikroba seperti (1) Kandungan bahan organic (2) Transformasi N atau P (3) Hasil antara (4) pH dan (5) Rata-rata jumlah mikroorganisme (Andre 2010)
Respirasi tanah merupakan suatu proses yang terjadi karena adanya kehidupan mikrobia yang melakukan aktifitas hidup dan berkembang biak dalam suatu masa tanah Mikrobia dalam setiap aktifitasnya membutuhkan O2 atau mengeluarkan CO2 yang dijadikan dasar untuk pengukuran respirasi tanah Laju respirasi maksimum terjadi setelah beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia dalam tanah karena banyaknya populasi mikrobia mempengaruhi keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah (Ragil 2009)
Adapun cara penetapan tanah di laboratorium lebih disukai Prosedur di laboratorium meliputi penetapan pemakaian O2 atau jumlah CO2 yang dihasilkan dari sejumlah contoh tanah yang diinkubasi dalam keadaan yang diatur di laboratorium Dua macam inkubasi di laboratorium adalah 1) Inkubasi dalam keadaan yang stabil (steady-stato) 2) Keadaan yang berfluktuasi Untuk keadaan yang stabil kadar air temperatur kecepatan aerasi dan pengaturan ruangan harus dilakukan dengan sebaik mungkin
Peningkatan respirasi terjadi bila ada pembasahan dan pengeringan fluktuasi aerasi tanah selama inkubasi Oleh karena itu peningkatan respirasi dapat disebabkan oleh perubahan lingkungan yang luar biasa Hal ini bisa tidak mencerminkan keadaan aktivitas mikroba dalam keadaan lapang cara steady-stato telah digunakan untuk mempelajari
dekomposisi bahan organik dalam penelitian potensi aktivitas mikroba dalam tanah dan dalam perekembangan penelitian (Iswandi 1989)
Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi dan aktifitas mikroba tanah Metode respirasi tanah masih sering digunakan karena cukup peka konsisten sederhana dan tidak memerlukan alat yang canggih dan mahal Pengukuran respirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia Laju respirasi maksimum biasanya terjadi setelah beberapa hari atau beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
CO2 yang Dilepaskan Akar Tanaman
Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang di dalamnya terdapat akar tanaman dan berbagai macam mikroorganisme Mikroorganisme dalam tanah biasanya terkonsentrasi pada daerah sekitar perakaran karena akar mengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan eksudat Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalam penyerapan unsur hara yang terjadi di rizosfer Interaksi yang terjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-beda sehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikan harus dilakukan pada kondisi yang tepat Aktivitas mikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasi dan biomassa karbon mikroorganisme (C-organik) tanah (Annisa 2008)
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2 Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik
dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi asam amino untuk protein nukleotida untuk asam nukleat dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak sterol karotenoid pigmen flavonoid seperti antosianin dan senyawa aromatik tertentu lainnya seperti lignin
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Di setiap tempat seperti dalam tanah udara maupun air selalu dijumpai mikroba Umumnya jumlah mikroba dalam tanah lebih banyak daripada dalam air ataupun udara Umumnya bahan organik dan senyawa anorganik lebih tinggi dalam tanah sehingga cocok untuk pertumbuhan mikroba heterotrof maupun autotrof
Keberadaan mikroba di dalam tanah terutama dipengaruhi oleh sifat kimia dan fisika tanah Komponen penyusun tanah yang terdiri atas pasir debu liat dan bahan organik maupun bahan penyemen lain akan membentuk struktur tanah Struktur tanah akan menentukan keberadaan oksigen dan lengas dalam tanah Dalam hal ini akan terbentuk lingkungan mikro dalam suatu struktur tanah Mikroba akan membentuk mikrokoloni dalam struktur tanah tersebut dengan tempat pertumbuhan yang sesuai dengan sifat mikroba dan lingkungan yang diperlukan Dalam suatu struktur tanah dapat dijumpai berbagai mikrokoloni seperti mikroba heterotrof pengguna bahan organik maupun bakteri autotrofdan bakteri aerob maupun anaerob Untuk kehidupannya setiap jenis mikroba mempunyai kemampuan untuk merubah satu senyawa menjadi senyawa lain dalam rangka mendapatkan energi dan nutrien Dengan demikian adanya mikroba dalam tanah menyebabkan terjadinya daur unsur-unsur seperti karbon nitrogen fosfor dan unsur lain di alam
Sumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Lingkungan rhizosferAkar tanaman merupakan habitat yang baik bagi
pertumbuhan mikroba Interaksi antara bakteri dan akar tanaman akan meningkatkan ketersediaan hara bagi keduanya Permukaan akar tanaman disebut rhizoplane Sedangkan rhizosfer adalah selapis tanah yang menyelimuti permukaan akar tanaman yang masih dipengaruhi oleh aktivitas akar Tebal tipisnya lapisan rhizosfer antar setiap tanaman
Rhizosfer merupakan habitat yang sangat baik bagi pertumbuhan mikroba oleh karena akar tanaman menyediakan berbagai bahan organik yang umumnya menstimulir pertumbuhan mikroba Bahan organik yang dikeluarkan oleh akar dapat
1 Eksudat akar bahan yang dikeluarkan dari aktivitas sel akar hidup seperti gula asam amino asam organik asam lemak dan sterol factor tumbuh nukleotida flavonon enzim dan miscellaneous
2 Sekresi akar bahan yang dipompakan secara aktif keluar dari akar
3 Lisat akar bahan yang dikeluarkan secara pasif saat autolisis sel akar
4 Musigel bahan sekresi akar sisa sel epidermis sel tudung akar yang bercampur dengan sisa sel mikroba produk metabolit koloid organik dan koloid anorganik
Enzim utama yang dihasilkan oleh akar adalah oksidoreduktase hidrolase liase dan transferase Sedang enzim yang dihasilkan oleh mikroba di rhizosfer adalah selulase dehidrogenase urease fosfatase dan sulfatase
Dengan adanya berbagai senyawa yang menstimulir pertumbuhan mikroba menyebabkan jumlah mikroba di lingkungan rhizosfer sangat tinggi Perbandingan jumlah mikroba dalam rhizosfer (R) dengan tanah bukan rhizosfer (S) yang disebut nisbah RS sering digunakan sebagai indeks kesuburan tanah Semakin subur tanah maka indeks RS semakin kecil yang menandakan nutrisi dalam tanah bukan rhizosfer juga tercukupi (subur) Sebaliknya semakin tidak subur tanah
maka indeks RS semakin besar yang menandakan nutrisi cukup hanya di lingkungan rhizosfer yang berasal dari bahan organik yang dikeluarkan akar sedang di tanah non-rhizosfer nutrisi tidak mencukupi (tidak subur) Nilai RS umumnya berkisar antara 5-20
Mikroba rhizosfer dapat memberi keuntungan bagi tanaman oleh karena
1 Mikroba dapat melarutkan dan menyediakan mineral seperti NP Fe dan unsur lain
2 Mikroba dapat menghasilkan vitamin asam amino auxin dan giberelin yang dapat menstimulir pertumbuhan tanaman
3 Mikroba yang patogenik dengan menghasilkan antibiotik
Pseudomonadaceae merupakan kelompok bakteri rhizosfer (rhizobacteria) yang dapat menghasilkan senyawa yang dapat menstimulir pertumbuhan tanaman Contoh spesies yang telah banyak diteliti dapat merangsang pertumbuhan tanaman adalah Pseudomonas fluorescens
Pembentukan Tanah
Tanah merupakan ldquotubuh-alamiahrdquo yang tersusun atas lapisan (horison tanah) yang beragam ketebalannya berbeda dengan bahan induk dalam hal sifat-sifat morfologi fisika kimia dan karakteristik mineraloginya Tanah terdiri dari partikel pecahan batuan yang telah diubah oleh proses kimia dan lingkungan yang meliputi pelapukan dan erosi Tanah berbeda dari batuan induknya karena interaksi antara hidrosfer atmosfer litosfer dan biosfer Ini adalah campuran dari konstituen mineral dan organik yang dalam keadaan padat gas dan air
Partikel tanah tampak longgar membentuk struktur tanah yang penuh dengan ruang pori Pori-pori mengandung larutan tanah (cair) dan udara (gas) Oleh karena itu tanah sering diperlakukan sebagai system Kebanyakan memiliki kepadatan antara 1 dan 2 g cm sup3
Tanah dapat berasal dari batuan induk (batuan beku batu sedimen tua batuan metamorfosa) yang melapuk atau dari bahan-bahan yang lebih lunak dan lepas seperti abu volkan bahan endapan baru dan lain-lain Melalui proses pelapukan permukaan batuan yang keras menjadi hancur dan berubah menjadi bahan lunak (longgar) yang disebut dengan regolit Selanjutnya melalui proses pembentukan tanah bagian atas regolit berubah menjadi tanah Proses pelapukan mencakup beberapa hal yaitu pelapukan secara fisik biologik-meknik dan kimia
Faktor pembentukan tanah atau pedogenesis adalah efek gabungan proses fisik kimia biologi dan antropogenik pada bahan induk tanah Genesis tanah melibatkan proses yang mengembangkan lapisan atau horizon dalam profil tanah Proses ini melibatkan penambahan kehilangan transformasi dan translokasi bahan yang membentuk tanah Mineral yang berasal dari batuan lapuk mengalami perubahan yang menyebabkan pembentukan mineral sekunder dan senyawa lainnya yang larut dalam air konstituen tersebut dipindahkan (translokasi) dari satu bagian tanah ke daerah lain oleh air dan aktivitas organisme Perubahan dan pergerakan material di dalam tanah menyebabkan terbentuknya horison tanah yang khas
Pelapukan batuan induk menghasilkan bahan induk tanah Contoh perkembangan tanah dari bahan induknya terjadi pada aliran lava baru-baru ini di wilayah hangat di bawah hujan lebat dan sangat sering Dalam iklim seperti itu tumbuhan sangat cepat berkembang pada lava basaltik meskipun kandungan bahan organiknya sangat sedikit Tumbuhan didukung oleh batuan yang porus yang
mengandung air dan unsure hara Akar tanaman tumbuh berkembang seringkali bersimbiosis dengan dengan mikoriza secara bertahap merimbak marterial lava dan bahan organik tanah akan terakumulasi
Lima faktor pembentuk tanah adalah bahan induk iklim regional topografi potensi biotik dan waktu
Bahan yang membentuk tanah disebut ldquobahan indukrdquo tanah Bahan ini meliputi lapukan batuan dasar primer bahan sekunder diangkut dari lokasi lain misalnya colluvium dan aluvium deposit yang sudah ada tetapi campuran atau diubah dengan cara lain - formasi tanah tua bahan organik termasuk gambut atau humus alpine dan bahan antropogenik seperti timbunan sampah atau tambang Beberapa tanah langsung dari pemecahan bebatuan yang mendasarinya mereka kembangkan di tempatnya tanah ini sering disebut tanah residu dan memiliki sifat kimia umum yang sama seperti batuan induknya
Kebanyakan tanah berasal dari bahan-bahan yang telah diangkut dari lokasi lain oleh angin air dan gravitasi Beberapa di antaranya telah mengalami perpindahan dari jarak yang jauh atau hanya beberapa meter Bahan yang tertiup angin disebut ldquoloessrdquo
Pelapukan merupakan tahap pertama dalam mengubah bahan induk menjadi bahan tanah Pada tanah yang terbentuk dari batuan dasar dapat terbentuk lapisan tebal bahan lapuk disebut saprolit Saprolit adalah hasil proses pelapukan yang meliputi hidrolisis (penggantian kation mineral dengan ion hidrogen) khelasi dari senyawa organik hidrasi (penyerapan air dengan mineral) solusi mineral dengan air dan proses fisik yang mencakup pembekuan dan pencairan atau pembasahan dan pengeringan Komposisi mineralogi dan kimia dari bahan batuan dasar utama ditambah sifat-sifat fisik termasuk ukuran butir dan derajat konsolidasi laju dan jenis pelapukan semuanya mempengaruhi sifat-sifat bahan tanah yang dihasilkannya
Proses pembentukan tanah diawali dari pelapukan batuan induknya pelapukan fisik dan pelapukan kimia Dari proses pelapukan ini batuan induk akan menjadi lebih lunak longgar dan berubah komposisinya Pada tahap ini batuan yang lapuk belum dikatakan sebagai tanah tetapi sebagai bahan induk tanah (regolith) karena masih menunjukkan struktur batuan induk Proses pelapukan terus berlangsung hingga akhirnya bahan induk tanah berubah menjadi tanah Proses pelapukan ini menjadi awal terbentuknya tanah Sehingga faktor yang mendorong pelapukan juga berperan dalam pembentukan tanah
Curah hujan dan sinar matahari berperan penting dalam proses pelapukan fisik kedua faktor tersebut merupakan komponen iklim Sehingga dapat disimpulkan bahwa salah satu faktor pembentuk tanah adalah iklim Ada beberapa faktor lain yang memengaruhi proses pembentukan tanah yaitu organisme bahan induk topografi dan waktu Faktor-faktor tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut
Profil Tanah
Secara ekologis tanah tersusun oleh tiga kelompok material yaitu material hidup (faktor biotik) berupa biota (jasad-jasad hayati) faktor abiotik berupa bahan organik faktor abiotik berupa pasir (sand) debu (silt) dan liat (clay) Umumnya sekitar 5 penyusun tanah berupa biomass (bioti dan abioti) berperan sangat penting karena mempengaruhi sifat kimia fisika dan biologi tanah
Ekologi tanah mempelajari hubungan antara biota tanah dan lingkungan serta hubungan antara lingkungan serta biota tanah Secara berkesinambungan hubungan ini dapat saling menguntungkan satu sama lain dan dapat pula merugikan satu sama lain
Organisme Tanah
Organisme tanah atau disebut juga biota tanah merupakan semua makhluk hidup baik hewan (fauna) maupun tumbuhan (flora) yang seluruh atau sebagian dari fase hidupnya berada dalam sistem tanah
bull Organisme tanah dapat menguntungkan petani karena
mereka memperbaiki kesuburan tanah dan dapat membantu ketersediaan hara bagi tanaman dan membantu pengendalian hama penyakit
bull Organisme tanah memerlukan makanan oksigen air dan habitat yang layak untuk tumbuh
bull Petani dapat memperkaya organisme tanah dengan jalan menyediakan penutup tanah organic yang cukup menambah bahan organik ke dalam tanah memelihara drainase tanah yang baik dan menghindari pengolahan tanah yang berlebihan
bull Di bawah permukaan tanah terdapat satu dunia lain yang penuh dengan jasad hidup atau organisme tanah Organisme tanah ini berfungsi sebegai tenaga kerja bagi para petani karena mereka membantu menyediakan ketersediaan hara yang dibutuhkan tanaman dan memperbaiki struktur tanah
Pengelompokan Organisme Tanah
Ada beberapa jenis organisme tanah diantaranya adalah 1 Pemecah bahan organik seperti slaters (spesies Isopoda)
tungau (mites) kumbang dan collembola yang memecah-mecah bahan organic yang besar menjadi bagian-bagian kecil
2 Pembusuk (decomposer) bahan organik seperti jamur dan bakteri yang memecahkan bahan-bahan cellular
3 Organisme bersimbiosis hidup padadi dalam akar tanaman dan membantu tanaman untuk mendapatkan hara dari dalam tanah Mycorrhiza bersimbiosis dengan tanaman dan membantu tanaman untuk mendapatkan hara posfor sedangkan rhizobium membantu tanaman untuk mendapatkan nitrogen
4 Pengikat hara yang hidup bebas seperti alga dan azotobakter mengikat hara di dalam tanah
5 Pembangun struktur tanah seperti akar tanaman cacing tanah ulat-ulat dan jamur semuanya membantu mengikat partikel-partikel tanah sehingga struktur tanah menjadi stabil dan tahan terhadap erosi
6 Patogen seperti jenis jamur tertentu bakteri dan nematoda dapat menyerang jaringan tanaman
7 Predator atau pemangsa termasuk protozoa nematoda parasite dan jenis jamur tertentu semuanya memangsa organisme tanah yang lain sebsagai sumber makanan mereka
8 Occupant penghuni adalah jenis organisme tanah yang menggunakan tanah sebagai tempat tinggal sementara pada tahap siklus hidup tertentu seperti ulat (larvae) dan telur cacing
Klasifikasi organism tanah
Micro-organisme Microflora lt5 microm BacteriaFungi
Microfauna lt100 microm ProtozoaNematodes
Macro-organisme
Meso-organisms
100 microm - 2 mm
SpringtailsMites
Macro-organisms
2 - 20 mm EarthwormsMillipedesWoodliceSnails and slugs
Tumbuhan Algae 10 microm
Roots gt 10 microm
Catatan Partikel liat lebih kecil dari 2 micromSumber Swift Heal and Anderson 1979
Berdasarkan peranannya organisme tanah dibagi menjadi tiga kelompok yaitu (a) organisme yang menguntungkan bagi pertumbuhan dan perkembangan tanaman (b) organisme yang merugikan tanaman dan (c) organisme yang tidak menguntungkan dan tidak merugikan Contoh organisme tanah yang menguntungkan
1 Organisme tanah yang dapat menyumbangkan nitrogen ke tanah dan tanaman yaitu bakteri
pemfiksasi nitrogen (Rhizobium Azosphirillum Azotobacter dll)
2 Organisme tanah yang dapat melarutkan fosfat yaitu bakteri pelarut fosfat (Pseudomonas) dan fungi pelarut fosfat
3 Organisme tanah yang dapat meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman yaitu cacing tanah
Salah satu organisme tanah yang umum dijumpai adalah cacing tanah Cacing tanah mempunyai arti penting bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan memper-tahankan struktur tanah agar tetap gembur Biota tanah lain yang umum dijumpai adalah Arthropoda Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung
Aktivitas biota tanah dapat meningkatkan kesuburan tanah Aktivitas biota tanah dapat diukur dengan mengukur besar respirasi di dalam tanah Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untak kegiatan kehidupan seperti sintesis (anabolisme) gerak pertumbuhan
Pentingnya Organisme Tanah
Beberapa fungsi penting dari organism tanah (biota) adalah
Fungsi-fungsi Organisme yang terlibat Memelihara struktur tanah
Bioturbating invertebrates and plant roots mycorrhizae and some other micro-organisms
Regulasi proses hidrologis
Most bioturbating invertebrates and plant roots
Pertukaran gas dan sequestration karbon (akumulasi dalam tanah)
Mostly micro-organisms and plant roots some C protected in large compact biogenic invertebrate aggregates
Detoksifikasi tanah Mostly micro-organisms Siklus unsure hara Mostly micro-organisms and plant roots
some soil- and litter-feeding invertebrates Dekomposisi bahan organic
Various saprophytic and litter-feeding invertebrates (detritivores) fungi bacteria actinomycetes and other micro-organisms
Mengendalikan gangguan hama-parasit-penyakit
Plants mycorrhizae and other fungi nematodes bacteria and various other micro-organisms collembolan earthworms various predators
Sumber makanan dan obat-obatan
Plant roots various insects (crickets beetle larvae ants termites) earthworms vertebrates micro-organisms and their by-products
Hubungan Symbiotic dan asymbiotic dengan tanaman dan akarnya
Rhizobia mycorrhizae actinomycetes diazotrophic bacteria and various other rhizosphere micro-organisms ants
Mengontrol pertumbuhan tanaman (positive dan negative)
Direct effects plant roots rhizobia mycorrhizae actinomycetes pathogens phytoparasitic nematodes rhizophagous insects plant-growth promoting rhizosphere micro-organisms biocontrol agents Indirect effects most soil biota
Mikroba tanah sangat penting bagi pertumbuhan tanaman Mereka memperbanyak diri dan aktif membantu penyediaan unsure hara bagi tanaman melalui proses simbiosis dengan jalan melepaskan unsur hara yang ldquoterikatrdquo menjadi bentuk yang tersedia bagi akar tanaman Mikroba tanah ini juga mempunyai peran aktif melindungi tanaman melawan penyakit ldquosoil-borne diseasesrdquo
Pentingnya organism tanah (Sumber httpxtekhaabiotekhcomnutri_cyclehtm duiakses
2762011)
Mendaur ulang bahan organik tanahOrganisme tanah mendaur ulang (recycle) bahan
organik dengan cara memakan bahan tanaman dan hewan yang mati kotoran hewan dan organisme tanah yang lain Mereka memecah bahan organik menjadi bagian-bagian yang lebih kecil sehingga dapat dibusukkan oleh jasad renik seperti jamur dan bakteri Ketika mereka memakan bahan organik sisa makanan dan kotoran mereka dapat membantu perbaikan struktur dan kesuburan tanah
Decomposition of organic matter is largely a biological process that occurs naturally Its speed is determined by three major factors soil organisms the physical environment and the quality of the organic matter (Brussaard 1994) In the decomposition process different products are released carbon dioxide (CO2) energy water plant nutrients and resynthesized organic carbon compounds Successive decomposition of dead material and modified organic matter results in the formation of a more complex organic matter called humus This process is called
humification Humus affects soil properties As it slowly decomposes it colours the soil darker increases soil aggregation and aggregate stability increases the CEC (the ability to attract and retain nutrients) and contributes N P and other nutrients
Siklus bahan organic tanah (Sumber httpwwwfaoorgdocrep009a0100ea0100e00gif
diunduh 2742011)
Organisme tanah membantu meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman Ketika organisme tanah memakan bahan organik atau
makanan yang lain sebagian hara yang tersedia disimpan didalam tubuh mereka dan hara yang tidak diperlukan dikeluarkan didalam kotoran mereka (sebagai contoh phosphor dan nitrogen) Hara di dalam kotoran orgnisma tanah ini dapat diserap oleh akar tanaman
Sebagian organisme tanah membina hubungan simbiosis dengan akar tanaman dan dapat membantu akar tanaman menyerap lebih banyak unsur hara dibandingkan kalau tidak ada kerjasama dengan organisme tanah Sebagai contoh adalah mycorrhiza yang membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak posfor sedangkan rhizobia membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak nitrogen
Organisme tanah memperbaiki struktur tanah
Bahan sekresi dari organisme tanah dapat mengikat partikel-partikel tanah menjadi agregate yang lebih besar Contohnya bakteri mengeluarkan kotoran yang berbentuk dan bersifat seperti perekat (organic gum) Jamur-jamuran memproduksi bahan berupa benang-benang halus yang disebut hifa Zat perekat dari bakteri dan hifa jamur dapat mengikat partikel-partikel tanah secara kuat sehingga agregate tanah yang besar pun tidak mudah pecah walaupun basah Agregate tanah yang besar tersebut dapat menyimpan air tanah dalam pori-pori halus di antara partikel-partikel tanah untuk digunakan oleh tanaman Dalam keadaan air berlebihan air dapat dengan mudah mengalir keluar melalui pori-pori besar diantara agregatendashagregate tanah yang besar
Organisme tanah yang lebih besar dapat memperbaiki struktur tanah dengan cara membuat saluran-saluran (lubang-lubang) di dalam tanah (contohnya lubang cacing) dan membantu mengaduk-aduk dan mencampur baurkan partikel-partikel tanah sehingga aerasi (aliran udara) tanah menjadi lebih baik Pembuatan saluran-saluran dan lubang-lubang ini memperbaiki infiltrasi dan pergerakan air didalam tanah serta drainase
Struktur tanah (Sumber httpwwwnanikal-unibnet201102struktur-tanah hellip diunduh 2652011)
Soil organisms are responsible for soil structure Biologically created structure improves water holding capacity equally preventing leaching of nutrients as the nutrients are bound in the bodies of the organisms Chemical fertiliser to the contrary is highly water soluble and leaches very easily Soils with a healthy micro biological population prevent soil erosion Soil particles are glued together in a porous granule structures micro-aggregate so even heavy rainfall can not displace them
Genesis struktur tanah (Sumber httpghortnlimagesthumbskorrelstructjpg)
Organisme tanah dapat membantu mengendalikan gangguan hama dan penyakit Organisme tanah yang memakan organisme lain yang
lebih kecil dapat menekan serangan hama penyakit dengan cara mengontrol jenis dan jumlah organisme di dalam tanah
Pengelolaan lahan pertanian yang dapat memperkaya organisme tanah Ada beberapa cara yang dapat dilakukan para petani
untuk meningkatkan kegiatan organisme tanah di lahan mereka diantaranya adalah
Menyediakan makanan
Petani dapat menyediakan bahan makanan untuk organisme tanah dengan cara memelihara tanaman penutup tanah dan menambah bahan organik seperti mulsa kompos merang pupuk hijau dan pupuk kandang ke dalam tanah yang mereka kelola
Bahan organic menjadi makanan organism tanah (Sumber http2bpblogspotcom_AJnRBYfjyYoTS0F2qc0SmIAAAAAAA
ACdYqXqR9vs5_sUs1600soil-lifejpg diunduh 2352011)
Menyediakan cukup oksigen (aerasi tanah yang baik)
Seperti mahluk hidup yang lain organisme tanah membutuhkan cukup oksigen untuk hidup Petani dapat menjamin ketersediaan oksigen yang cukup untuk organisme tanah dengan cara mencegah pemadatan tanah Pemadatan tanah dapat mengurangi pori-pori tanah sehingga ketersedian udara menjadi lebih sedikit Pemadatan tanah dapat terjadi apabila tanah diinjak-injak oleh hewan dan manusia atau dilalui mesin-mesin berat secara berlebihan (trampling) terutama pada saat tanah sedang basah
Menyediakan air
Organisme tanah juga membutuhkan air dalam jumlah tertentu Tetapi kalau terlalu banyak air (dalam tanah yang jenuh) mereka bisa mati karena kekurangan oksigen Petani dapat mengatur ketersediaan air didalam tanah dengan cara memperbaiki struktur tanah Aggergate tanah yang lebih besar dapat menyimpan air di dalam pori-pori halus dan dapat mengeluarkan kelebihan air melalui pori-pori besar Drainase yang cukup di lahan yang banjir juga dapat memperbaiki kondisi tanah untuk habitat organisme tanah
Melindungi habitat biota Petani dapat mendukung kehidupan organisme tanah
dengan cara melindungi habitat mereka Pemeliharaan tanaman penutup tanah adalah cara yang terbaik untuk melindungi habitat organisme tanah dari bahaya kekeringan Penggunaan mulsa juga dapat melindungi habitat mereka Penggunaan mulsa organik dapat juga berfungsi sebagai sumber makanan bagi organisme tanah Musa plastik dapat mengurangi resiko penyakit dan hama tertentu karena mulsa tersebut cenderung meningkatkan suhu permukaan tanah dan dapat menghambat pergerakan hama dari tanah ke tanaman Tetapi mulsa plastik tidak dapat meningkatkan bahan organik tanah sehingga pendauran ulang unsur hara tidak terjadi Cara yang lain adalah dengan pengolahan tanah yang tepat guna Pengolahan tanah yang berlebihan dapat merusak pori-pori tanah dimana organisme tanah hidup
Cacing Tanah
Cacing tanah dalam berbagai hal mempunyai arti penting misalnya bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur sebab kotoran cacing tanah yang bercampur dengan tanah telah siap untuk diserap akar tumbuh-tumbuhan Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Lubang-lubang yang dibuat oleh cacing tanah meningkatkan konsentrasi udara dalam tanah Disamping itu pada saat musim hujan lubang tersebut akan melipatgandakan kemampuan tanah menyerap air Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan mempertahankan struktur tanah agar tetap gembur
Cacing ini hidup didalam liang tanah yang lembab subur dan suhunya tidak terlalu dingin Untuk pertumbuhannya yang baik cacing ini memerlukan tanah yang sedikit asam
sampai netral atau pH 6-72 Kulit cacing tanah memerlukan kelembabancukup tinggi agar dapat berfungsi normal dan tidak rusak yaitu berkisar 15 - 30 Suhu yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan antara 15oC-25oC (Anonimous 2010b)
Faktor-faktor yang mempengaruhi ekologis cacing tanah meliputi (a) kemasaman (pH) tanah (b) kelengasan tanah (c) temperatur (d) aerasi dan CO2 (e) bahan organik (f) jenis tanah dan (g) suplai nutrisi (Hanafiah dkk 2007) Sebanyak 85 dari berat tubuh cacing tanah berupa air sehingga sangatlah penting untuk menjaga media pemeliharaan tetap lembab (kelembaban optimum berkisar antara 15 - 30 ) Tubuh cacing mempunyai mekanisme untuk menjaga keseimbangan air dengan mempertahankan kelembaban di permukan tubuh dan mencegah kehilangan air yang berlebihan Cacing yang terdehidrasi akan kehilangan sebagian besar berat tubuhnya dan tetap hidup walaupun kehilangan 70 - 75 kandungan air tubuh Kekeringan yang berkepanjangan memaksa cacing tanah untuk bermigrasi ke lingkungan yang lebih cocok Kelembaban sangat diperlukan untuk menjaga agar kulit cacing tanah berfungsi normal Bila udara terlalu kering akan merusak keadaan kulit Untuk menghindarinya cacing tanah segera masuk kedalam lubang dalam tanah berhenti mencari makan dan akhirnya akan mati Bila kelembaban terlalu tinggi atau terlalu banyak air cacing tanah segera lari untuk mencari tempat yang pertukaran udaranya (aerasinya) baik Hal ini terjadi karena cacing tanah mengambil oksigen dari udara bebas untuk pernafasannya melalui kulit Kelembaban yang baik untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan cacing tanah adalah antara 15 sampai 30 (Anonimous 2010a)
Cacing tanah keluar permukaan hanya pada saat-saat tertentu Pada siang hari cacing tanah tidak pernah keluar kepermukaan tanah kecuali jika saat itu terjadi hujan yang cukup menggenangi liangnya Cacing tanah takut keluar pada siang hari karena tidak kuat terpapar panas matahari terlalu lama Pemanasan yang terlalu lama menyebabkan banyak cairan tubuhnya yang akan menguap Cairan tubuh cacing tanah penting untuk menjaga tekanan osmotik koloidal tubuh dan bahan membuat lendir Lendir yang melapisi permukaan tubuh salah satunya berfungsi memudahkan proses difusi udara melalui permukaan kulit Cacing tanah akan keluar terutama pada pagi hari sesudah hujan Hal ini dilakukan karena sesaat setelah hujan biasanya liang mereka terendam air sehingga aerasi dalam liang tidak bagus sehingga mereka keluar dalam rangka menghindari keadaan kesulitan bernafas dalam liang Cacing tanah juga tidak kuat bila terendam air
terlalu lama sehingga cendrung menghindar dari genangan air yang dalam Dalam keadaan normal mereka akan pergi kepermukaan tanah pada malam hari Pada malam suhu udara tidak panas dan kelembaban udara tinggi sehingga cacing tanah bisa bebas keluar untuk beraktivitas Dalam keadaan terlalu dingin atau sangat kering cacing tanah segera masuk kedalam liang beberapa cacing sering terdapat meligkar bersama-sama dengan diatasnya terdapat lapisan tanah yang bercampur dengan lendir Lendir dalam hal ini berfungsi sebagai isolator yang mempertahankan suhu tubuh cacing tanah agar tidak terlalu jauh terpengaruh oleh suhu lingkungan Posisi melingkar dalam liang memperkecil kontak kulit dengan udara sehingga memperkecil pengaruh dari suhu udara luar (Anonimous 2010c)
Peranan Cacing Pada Perubahan Sifat Fisik TanahAktivitas cacing tanah yang mempengaruhi struktur
tanah meliputi (1) pencernaan tanah perombakan bahan organik pengadukannya dengan tanah dan produksi kotorannya yang diletakkan dipermukaan atau di dalam tanah (2) penggalian tanah dan transportasi tanah bawah ke atas atau sebaliknya (3) selama proses (1) dan (2) juga terjadi pembentukan agregat tanah tahan air perbaikan status aerase tanah dan daya tahan memegang air (Hanafiah dkk 2007)
Cacing penghancur serasah (epigeic) merupakan kelompok cacing yang hidup di lapisan serasah yang letaknya di atas permukaan tanah tubuhnya berwarna gelap tugasnya menghancurkan seresah sehingga ukurannya menjadi lebih kecil Cacing penggali tanah (anecic dan endogeic) merupakan cacing jenis penggali tanah yang hidup aktif dalam tanah walaupun makanannya berupa bahan organik di permukaan tanah dan ada pula dari akar-akar yang mati di dalam tanah Kelompok cacing ini berperanan penting dalam mencampur serasah yang ada di atas tanah dengan tanah lapisan bawah dan meninggalkan liang dalam tanah Kelompok cacing ini membuang kotorannya dalam tanah atau di atas permukaan tanah Kotoran cacing ini lebih kaya akan karbon (C) dan hara lainnya dari pada tanah sekitarnya (Hairiah dkk 1986)
Cacing mampu menggali lubang di sekitar permukaan tanah sampai kedalaman dua meter dan aktivitasnya meningkatkan kadar oksigen tanah sampai 30 persen memperbesar pori-pori tanah memudahkan pergerakan akar tanaman serta meningkatkan kemampuan tanah untuk menyerap dan menyimpan air Zat-zat organik dan fraksi liat yang dihasilkan cacing bisa memperbaiki daya ikat antar partikel tanah sehingga menekan terjadinya proses pengikisanerosi hingga 40 persen (Kartini 2008)
Arthropoda Tanah Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan
jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung (Hanafiah dkk 2007)
Arthropoda adalah filum yang paling besar dalam dunia hewan dan mencakup serangga laba-laba udang lipan dan hewan sejenis lainnya Arthropoda adalah nama lain hewan berbuku-buku Empat dari lima bagian (yang hidup hari ini) dari spesies hewan adalah arthropoda dengan jumlah di atas satu juta spesies modern yang ditemukan dan rekor fosil yang mencapai awal Cambrian Arthropoda biasa ditemukan di laut air tawar darat dan lingkungan udara serta termasuk berbagai bentuk simbiotis dan parasit Hampir dari 90 dari seluruh jenis hewan yang diketahui orang adalah Arthropoda Arthropoda dianggap berkerabat dekat dengan Annelida contohnya adalah Peripetus di Afrika Selatan (Anonimous 2010d)
Keanekaragaman jenis arthropoda tanah secara meruang-mewaktu berhubungan dengan keadaan faktor lingkungan abiotik pada setiap komunitas tumbuhan yaitu ketebalan serasah kandungan bahan organik pH tanah dan suhu udara (Subahar dan Adianto 2008)
Mikroba Tanah
Di tanah terdapat milyaran mikrobia misalnya bakteri fungi alga protozoa dan virus Tanah merupakan lingkungan hidup yang amat kompleks Kotoran dan jasad hewan serta jaringan tumbuhan akan terkubur dalam tanah Semuanya memberi konstribusi dalam menyuburkan tanah Proses penyuburan tanah ini dibantu oleh mikrobia Tanpa mikrobia semua jasad tidak akan hancur Salut untuk mikrobia tanah yang mampu menyeimbangkan kelangsungan hidup di bumi Jumlah dan jenis mikrobia dalam tanah bergantung pada jumlah dan jenis kelembaban tingkat aerasi suhu pH dan pengolahan dapat menambah jumlah mikrobia tanah
Mikrobia tanah berupa bakteri melalui metode hitungan mikroskopik langsung berjumlah milyaran setiap gram tanah sedangkan hitungan agar cawan diperoleh jutaan Bakteri umumnya bersifat heterotrof Contohnya Actinomycetes yang
mencakup jenis-jenis Nocardia Streptomyces dan Micromonospora Organisme ini yang menyebabkan bau khas tanah Actinomycetes berperan menambah kesuburan tanah dengan mengurai senyawa-senyawa kompleks dan mampu membentuk senyawa antibiotik namun jumlahnya sedikit Antibiotik ini terdapat di sekitar sel-sel Actinomycetes saja Sedangkan Cyanobacteria berperan dalam transformasi batu-batuan menjadi tanah dan asam-asam yang terbentuk dalam proses metabolisme dapat melarutkan mineral-mineral bebatuan
Fungi berjumlah antara ratusan sampai ribuan per gram tanah Fungi berperan dalam meningkatkan struktur fisik tanah dan dekomposisi bahan-bahan organik kompleks dari jaringan tumbuhan seperti selulosa lignin dan pektin Contohnya Penicillium Mucor Rhizopus Fusarium Cladosporium Aspergillus dan Trichomonas Populasi alga lebih sedikit dibanding fungi dan bakteri Alga berperan dalam mengakumulasi bahan-bahan organik akibat aktivitas fotosintetik dan bila berasosiasi dengan fungi akan merombak bebatuan menjadi tanah Misalnya Chlorophyta (alga hijau) dan Chrysophyta (diatom) Rhizosfer merupakan tempat pertemuan antara tanah dengan akar tumbuhan Jumlah mikrobia di daerah perakaran lebih banyak dibanding tanah yang tidak terdapat perakaran karena di daerah perakaran terdapat nutrien-nutrien seperti asam amino dan vitamin yang disekresikan oleh jaringan akar
Tanah dapat menyuburkan dirinya sendiri karena keberadaan mikroba tanah Ungkapan ini tidak berlebihan apabila kita mengamati kehidupan mikroba di dalam tanah yang bermanfaat memperbaiki kesuburan tanah Saat ini sudah dikenali sekitar dua juta mikroba tanah Dari sekian mikroba yang ditemukan ada yang memiliki aktivitas pendukung kesuburan tanaman -- sebagai pelarut P pengikat N bebas penghasil faktor tumbuh perombak bahan organik Juga ada mikroba yang menghasilkan biopestisida perombak bahan kimia agro (pestisida) mikroba resisten logam berat (pengakumulasi dan pereduksi) mikroba perombak sianida dan mikroba agen denitrifikasi-nitrifikasi
Tanah adalah habitat yang sangat kaya akan keragaman mikroorganisme seperti bakteri aktinomicetes fungi protozoa alga dan virus Tanah-tanah pertanian yang subur mengandung lebih dari 100 juta mikroba per gram tanah Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroba-mikroba tersebut Sebagian besar mikroba tanah memiliki peranan yang menguntungan bagi pertanian Mikroba tanah antara lain berperan dalam mendegradasi limbah-limbah organik pertanian re-cycling hara tanaman fiksasi biologis
nitrogen dari udara pelarutan fosfat merangsang pertumbuhan tanaman biokontrol patogen tanaman membantu penyerapan unsur hara tanaman dan membentuk simbiosis menguntungan
Tiga unsur hara esensial bagi tanaman yaitu Nitrogen (N) fosfat (P) dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitas mikroba tanah Hara N sebenarnya tersedia melimpah di udara Kurang lebih 74 kandungan udara adalah N Namun N udara tidak dapat langsung diserap oleh tanaman Tidak ada satupun tanaman yang dapat menyerap N dari udara N harus difiksasiditambat oleh mikroba tanah dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dengan tanaman dan ada pula yang hidup bebas di sekitar perakaran tanaman
Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaan unsur hara tanaman adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K) Tanah-tanah yang lama diberi pupuk superfosfat (TSPSP 36) umumnya kandungan P-nya cukup tinggi (jenuh) Namun hara P ini sedikittidak tersedia bagi tanaman karena terikat pada mineral liat tanah yang sukar larut Di sinilah peranan mikroba pelarut P Mikroba ini akan melepaskan ikatan P dari mineral liat tanah dan menyediakannya bagi tanaman Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P antara lain Aspergillus sp Penicillium sp Zerowilia lipolitika Pseudomonas sp Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P umumnya juga berkemampuan tinggi dalam melarutkan K
Beberapa mikroba tanah juga mampu menghasilkan hormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserap oleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat atau lebih besar Kelompok mikroba yang mampu menghasilkan hormon tanaman antara lain Pseudomonas sp dan Azotobacter sp
Mikroba-mikroba tanah yang bermanfaat untuk melarutkan unsur hara membantu penyerapan unsur hara maupun merangsang pertumbuhan tanaman diformulasikan dalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagai biofertilizer untuk pertanian
Hasil-hasil temuan bioteknologi terbaru mikroba antagonis seperti penyakit tular tanah dapat diubah secara alamiah menjadi mikroba yang mempunyai kemampuan menyediakan unsurunsur hara bagi tanaman dan melawan penyakit karena berperan sebagai produser antibiotik alias dokter tanaman untuk penyakit tular tanah Mikroba tersebut diperoleh dengan cara isolasi dari alam yang kemudian
diperbanyak di laboratorium dan kemudian dapat dipakai sebagai bahan pupuk hayati
Misalnya Trichoderma dan Gliocladium kedua mikroba ini berperan pentiong dalam ketersediaan nutrisi tanaman dalam tanah Bio-aktifator yang berisi mikroba Trichoderma dan Gliocladium sangat bermanfaat bagi tanaman khususnya dalam proses
1 Mempercepat pematangan pupuk kandang dan meningkatkan kesuburan tanah
2 Meningkatkan ketegaran bibit tanaman3 Meningkatkan ketahanan tanaman terhadap
serangan penyakit layu (Fusarium sp) dan layu bakteri (pseukdomonas sp) serta penyakit busuk daun (Phytophthora sp) terutama pada tanaman tomat cabai kubis dan kentang
4 Mencegah terjadinya serangan penyakit rebah kecambah (Pythium sp) dan Rhizoctonia dan akar gada (Plasmodiophora sp) pada pesemaian
Fungsi Ekosistem Tanah
Respirasi Tanah
Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan (1) Jumlah CO2 yang dihasilkan dan (2) Jumlah O2 yang digunakan oleh mikroba tanah Pengukuran respirasi ini berkorelasi baik dengan peubah kesuburan tanah yang berkaitar dengan aktifitas mikroba seperti (1) Kandungan bahan organic (2) Transformasi N atau P (3) Hasil antara (4) pH dan (5) Rata-rata jumlah mikroorganisme (Andre 2010)
Respirasi tanah merupakan suatu proses yang terjadi karena adanya kehidupan mikrobia yang melakukan aktifitas hidup dan berkembang biak dalam suatu masa tanah Mikrobia dalam setiap aktifitasnya membutuhkan O2 atau mengeluarkan CO2 yang dijadikan dasar untuk pengukuran respirasi tanah Laju respirasi maksimum terjadi setelah beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia dalam tanah karena banyaknya populasi mikrobia mempengaruhi keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah (Ragil 2009)
Adapun cara penetapan tanah di laboratorium lebih disukai Prosedur di laboratorium meliputi penetapan pemakaian O2 atau jumlah CO2 yang dihasilkan dari sejumlah contoh tanah yang diinkubasi dalam keadaan yang diatur di laboratorium Dua macam inkubasi di laboratorium adalah 1) Inkubasi dalam keadaan yang stabil (steady-stato) 2) Keadaan yang berfluktuasi Untuk keadaan yang stabil kadar air temperatur kecepatan aerasi dan pengaturan ruangan harus dilakukan dengan sebaik mungkin
Peningkatan respirasi terjadi bila ada pembasahan dan pengeringan fluktuasi aerasi tanah selama inkubasi Oleh karena itu peningkatan respirasi dapat disebabkan oleh perubahan lingkungan yang luar biasa Hal ini bisa tidak mencerminkan keadaan aktivitas mikroba dalam keadaan lapang cara steady-stato telah digunakan untuk mempelajari
dekomposisi bahan organik dalam penelitian potensi aktivitas mikroba dalam tanah dan dalam perekembangan penelitian (Iswandi 1989)
Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi dan aktifitas mikroba tanah Metode respirasi tanah masih sering digunakan karena cukup peka konsisten sederhana dan tidak memerlukan alat yang canggih dan mahal Pengukuran respirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia Laju respirasi maksimum biasanya terjadi setelah beberapa hari atau beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
CO2 yang Dilepaskan Akar Tanaman
Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang di dalamnya terdapat akar tanaman dan berbagai macam mikroorganisme Mikroorganisme dalam tanah biasanya terkonsentrasi pada daerah sekitar perakaran karena akar mengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan eksudat Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalam penyerapan unsur hara yang terjadi di rizosfer Interaksi yang terjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-beda sehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikan harus dilakukan pada kondisi yang tepat Aktivitas mikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasi dan biomassa karbon mikroorganisme (C-organik) tanah (Annisa 2008)
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2 Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik
dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi asam amino untuk protein nukleotida untuk asam nukleat dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak sterol karotenoid pigmen flavonoid seperti antosianin dan senyawa aromatik tertentu lainnya seperti lignin
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Lingkungan rhizosferAkar tanaman merupakan habitat yang baik bagi
pertumbuhan mikroba Interaksi antara bakteri dan akar tanaman akan meningkatkan ketersediaan hara bagi keduanya Permukaan akar tanaman disebut rhizoplane Sedangkan rhizosfer adalah selapis tanah yang menyelimuti permukaan akar tanaman yang masih dipengaruhi oleh aktivitas akar Tebal tipisnya lapisan rhizosfer antar setiap tanaman
Rhizosfer merupakan habitat yang sangat baik bagi pertumbuhan mikroba oleh karena akar tanaman menyediakan berbagai bahan organik yang umumnya menstimulir pertumbuhan mikroba Bahan organik yang dikeluarkan oleh akar dapat
1 Eksudat akar bahan yang dikeluarkan dari aktivitas sel akar hidup seperti gula asam amino asam organik asam lemak dan sterol factor tumbuh nukleotida flavonon enzim dan miscellaneous
2 Sekresi akar bahan yang dipompakan secara aktif keluar dari akar
3 Lisat akar bahan yang dikeluarkan secara pasif saat autolisis sel akar
4 Musigel bahan sekresi akar sisa sel epidermis sel tudung akar yang bercampur dengan sisa sel mikroba produk metabolit koloid organik dan koloid anorganik
Enzim utama yang dihasilkan oleh akar adalah oksidoreduktase hidrolase liase dan transferase Sedang enzim yang dihasilkan oleh mikroba di rhizosfer adalah selulase dehidrogenase urease fosfatase dan sulfatase
Dengan adanya berbagai senyawa yang menstimulir pertumbuhan mikroba menyebabkan jumlah mikroba di lingkungan rhizosfer sangat tinggi Perbandingan jumlah mikroba dalam rhizosfer (R) dengan tanah bukan rhizosfer (S) yang disebut nisbah RS sering digunakan sebagai indeks kesuburan tanah Semakin subur tanah maka indeks RS semakin kecil yang menandakan nutrisi dalam tanah bukan rhizosfer juga tercukupi (subur) Sebaliknya semakin tidak subur tanah
maka indeks RS semakin besar yang menandakan nutrisi cukup hanya di lingkungan rhizosfer yang berasal dari bahan organik yang dikeluarkan akar sedang di tanah non-rhizosfer nutrisi tidak mencukupi (tidak subur) Nilai RS umumnya berkisar antara 5-20
Mikroba rhizosfer dapat memberi keuntungan bagi tanaman oleh karena
1 Mikroba dapat melarutkan dan menyediakan mineral seperti NP Fe dan unsur lain
2 Mikroba dapat menghasilkan vitamin asam amino auxin dan giberelin yang dapat menstimulir pertumbuhan tanaman
3 Mikroba yang patogenik dengan menghasilkan antibiotik
Pseudomonadaceae merupakan kelompok bakteri rhizosfer (rhizobacteria) yang dapat menghasilkan senyawa yang dapat menstimulir pertumbuhan tanaman Contoh spesies yang telah banyak diteliti dapat merangsang pertumbuhan tanaman adalah Pseudomonas fluorescens
Pembentukan Tanah
Tanah merupakan ldquotubuh-alamiahrdquo yang tersusun atas lapisan (horison tanah) yang beragam ketebalannya berbeda dengan bahan induk dalam hal sifat-sifat morfologi fisika kimia dan karakteristik mineraloginya Tanah terdiri dari partikel pecahan batuan yang telah diubah oleh proses kimia dan lingkungan yang meliputi pelapukan dan erosi Tanah berbeda dari batuan induknya karena interaksi antara hidrosfer atmosfer litosfer dan biosfer Ini adalah campuran dari konstituen mineral dan organik yang dalam keadaan padat gas dan air
Partikel tanah tampak longgar membentuk struktur tanah yang penuh dengan ruang pori Pori-pori mengandung larutan tanah (cair) dan udara (gas) Oleh karena itu tanah sering diperlakukan sebagai system Kebanyakan memiliki kepadatan antara 1 dan 2 g cm sup3
Tanah dapat berasal dari batuan induk (batuan beku batu sedimen tua batuan metamorfosa) yang melapuk atau dari bahan-bahan yang lebih lunak dan lepas seperti abu volkan bahan endapan baru dan lain-lain Melalui proses pelapukan permukaan batuan yang keras menjadi hancur dan berubah menjadi bahan lunak (longgar) yang disebut dengan regolit Selanjutnya melalui proses pembentukan tanah bagian atas regolit berubah menjadi tanah Proses pelapukan mencakup beberapa hal yaitu pelapukan secara fisik biologik-meknik dan kimia
Faktor pembentukan tanah atau pedogenesis adalah efek gabungan proses fisik kimia biologi dan antropogenik pada bahan induk tanah Genesis tanah melibatkan proses yang mengembangkan lapisan atau horizon dalam profil tanah Proses ini melibatkan penambahan kehilangan transformasi dan translokasi bahan yang membentuk tanah Mineral yang berasal dari batuan lapuk mengalami perubahan yang menyebabkan pembentukan mineral sekunder dan senyawa lainnya yang larut dalam air konstituen tersebut dipindahkan (translokasi) dari satu bagian tanah ke daerah lain oleh air dan aktivitas organisme Perubahan dan pergerakan material di dalam tanah menyebabkan terbentuknya horison tanah yang khas
Pelapukan batuan induk menghasilkan bahan induk tanah Contoh perkembangan tanah dari bahan induknya terjadi pada aliran lava baru-baru ini di wilayah hangat di bawah hujan lebat dan sangat sering Dalam iklim seperti itu tumbuhan sangat cepat berkembang pada lava basaltik meskipun kandungan bahan organiknya sangat sedikit Tumbuhan didukung oleh batuan yang porus yang
mengandung air dan unsure hara Akar tanaman tumbuh berkembang seringkali bersimbiosis dengan dengan mikoriza secara bertahap merimbak marterial lava dan bahan organik tanah akan terakumulasi
Lima faktor pembentuk tanah adalah bahan induk iklim regional topografi potensi biotik dan waktu
Bahan yang membentuk tanah disebut ldquobahan indukrdquo tanah Bahan ini meliputi lapukan batuan dasar primer bahan sekunder diangkut dari lokasi lain misalnya colluvium dan aluvium deposit yang sudah ada tetapi campuran atau diubah dengan cara lain - formasi tanah tua bahan organik termasuk gambut atau humus alpine dan bahan antropogenik seperti timbunan sampah atau tambang Beberapa tanah langsung dari pemecahan bebatuan yang mendasarinya mereka kembangkan di tempatnya tanah ini sering disebut tanah residu dan memiliki sifat kimia umum yang sama seperti batuan induknya
Kebanyakan tanah berasal dari bahan-bahan yang telah diangkut dari lokasi lain oleh angin air dan gravitasi Beberapa di antaranya telah mengalami perpindahan dari jarak yang jauh atau hanya beberapa meter Bahan yang tertiup angin disebut ldquoloessrdquo
Pelapukan merupakan tahap pertama dalam mengubah bahan induk menjadi bahan tanah Pada tanah yang terbentuk dari batuan dasar dapat terbentuk lapisan tebal bahan lapuk disebut saprolit Saprolit adalah hasil proses pelapukan yang meliputi hidrolisis (penggantian kation mineral dengan ion hidrogen) khelasi dari senyawa organik hidrasi (penyerapan air dengan mineral) solusi mineral dengan air dan proses fisik yang mencakup pembekuan dan pencairan atau pembasahan dan pengeringan Komposisi mineralogi dan kimia dari bahan batuan dasar utama ditambah sifat-sifat fisik termasuk ukuran butir dan derajat konsolidasi laju dan jenis pelapukan semuanya mempengaruhi sifat-sifat bahan tanah yang dihasilkannya
Proses pembentukan tanah diawali dari pelapukan batuan induknya pelapukan fisik dan pelapukan kimia Dari proses pelapukan ini batuan induk akan menjadi lebih lunak longgar dan berubah komposisinya Pada tahap ini batuan yang lapuk belum dikatakan sebagai tanah tetapi sebagai bahan induk tanah (regolith) karena masih menunjukkan struktur batuan induk Proses pelapukan terus berlangsung hingga akhirnya bahan induk tanah berubah menjadi tanah Proses pelapukan ini menjadi awal terbentuknya tanah Sehingga faktor yang mendorong pelapukan juga berperan dalam pembentukan tanah
Curah hujan dan sinar matahari berperan penting dalam proses pelapukan fisik kedua faktor tersebut merupakan komponen iklim Sehingga dapat disimpulkan bahwa salah satu faktor pembentuk tanah adalah iklim Ada beberapa faktor lain yang memengaruhi proses pembentukan tanah yaitu organisme bahan induk topografi dan waktu Faktor-faktor tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut
Profil Tanah
Secara ekologis tanah tersusun oleh tiga kelompok material yaitu material hidup (faktor biotik) berupa biota (jasad-jasad hayati) faktor abiotik berupa bahan organik faktor abiotik berupa pasir (sand) debu (silt) dan liat (clay) Umumnya sekitar 5 penyusun tanah berupa biomass (bioti dan abioti) berperan sangat penting karena mempengaruhi sifat kimia fisika dan biologi tanah
Ekologi tanah mempelajari hubungan antara biota tanah dan lingkungan serta hubungan antara lingkungan serta biota tanah Secara berkesinambungan hubungan ini dapat saling menguntungkan satu sama lain dan dapat pula merugikan satu sama lain
Organisme Tanah
Organisme tanah atau disebut juga biota tanah merupakan semua makhluk hidup baik hewan (fauna) maupun tumbuhan (flora) yang seluruh atau sebagian dari fase hidupnya berada dalam sistem tanah
bull Organisme tanah dapat menguntungkan petani karena
mereka memperbaiki kesuburan tanah dan dapat membantu ketersediaan hara bagi tanaman dan membantu pengendalian hama penyakit
bull Organisme tanah memerlukan makanan oksigen air dan habitat yang layak untuk tumbuh
bull Petani dapat memperkaya organisme tanah dengan jalan menyediakan penutup tanah organic yang cukup menambah bahan organik ke dalam tanah memelihara drainase tanah yang baik dan menghindari pengolahan tanah yang berlebihan
bull Di bawah permukaan tanah terdapat satu dunia lain yang penuh dengan jasad hidup atau organisme tanah Organisme tanah ini berfungsi sebegai tenaga kerja bagi para petani karena mereka membantu menyediakan ketersediaan hara yang dibutuhkan tanaman dan memperbaiki struktur tanah
Pengelompokan Organisme Tanah
Ada beberapa jenis organisme tanah diantaranya adalah 1 Pemecah bahan organik seperti slaters (spesies Isopoda)
tungau (mites) kumbang dan collembola yang memecah-mecah bahan organic yang besar menjadi bagian-bagian kecil
2 Pembusuk (decomposer) bahan organik seperti jamur dan bakteri yang memecahkan bahan-bahan cellular
3 Organisme bersimbiosis hidup padadi dalam akar tanaman dan membantu tanaman untuk mendapatkan hara dari dalam tanah Mycorrhiza bersimbiosis dengan tanaman dan membantu tanaman untuk mendapatkan hara posfor sedangkan rhizobium membantu tanaman untuk mendapatkan nitrogen
4 Pengikat hara yang hidup bebas seperti alga dan azotobakter mengikat hara di dalam tanah
5 Pembangun struktur tanah seperti akar tanaman cacing tanah ulat-ulat dan jamur semuanya membantu mengikat partikel-partikel tanah sehingga struktur tanah menjadi stabil dan tahan terhadap erosi
6 Patogen seperti jenis jamur tertentu bakteri dan nematoda dapat menyerang jaringan tanaman
7 Predator atau pemangsa termasuk protozoa nematoda parasite dan jenis jamur tertentu semuanya memangsa organisme tanah yang lain sebsagai sumber makanan mereka
8 Occupant penghuni adalah jenis organisme tanah yang menggunakan tanah sebagai tempat tinggal sementara pada tahap siklus hidup tertentu seperti ulat (larvae) dan telur cacing
Klasifikasi organism tanah
Micro-organisme Microflora lt5 microm BacteriaFungi
Microfauna lt100 microm ProtozoaNematodes
Macro-organisme
Meso-organisms
100 microm - 2 mm
SpringtailsMites
Macro-organisms
2 - 20 mm EarthwormsMillipedesWoodliceSnails and slugs
Tumbuhan Algae 10 microm
Roots gt 10 microm
Catatan Partikel liat lebih kecil dari 2 micromSumber Swift Heal and Anderson 1979
Berdasarkan peranannya organisme tanah dibagi menjadi tiga kelompok yaitu (a) organisme yang menguntungkan bagi pertumbuhan dan perkembangan tanaman (b) organisme yang merugikan tanaman dan (c) organisme yang tidak menguntungkan dan tidak merugikan Contoh organisme tanah yang menguntungkan
1 Organisme tanah yang dapat menyumbangkan nitrogen ke tanah dan tanaman yaitu bakteri
pemfiksasi nitrogen (Rhizobium Azosphirillum Azotobacter dll)
2 Organisme tanah yang dapat melarutkan fosfat yaitu bakteri pelarut fosfat (Pseudomonas) dan fungi pelarut fosfat
3 Organisme tanah yang dapat meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman yaitu cacing tanah
Salah satu organisme tanah yang umum dijumpai adalah cacing tanah Cacing tanah mempunyai arti penting bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan memper-tahankan struktur tanah agar tetap gembur Biota tanah lain yang umum dijumpai adalah Arthropoda Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung
Aktivitas biota tanah dapat meningkatkan kesuburan tanah Aktivitas biota tanah dapat diukur dengan mengukur besar respirasi di dalam tanah Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untak kegiatan kehidupan seperti sintesis (anabolisme) gerak pertumbuhan
Pentingnya Organisme Tanah
Beberapa fungsi penting dari organism tanah (biota) adalah
Fungsi-fungsi Organisme yang terlibat Memelihara struktur tanah
Bioturbating invertebrates and plant roots mycorrhizae and some other micro-organisms
Regulasi proses hidrologis
Most bioturbating invertebrates and plant roots
Pertukaran gas dan sequestration karbon (akumulasi dalam tanah)
Mostly micro-organisms and plant roots some C protected in large compact biogenic invertebrate aggregates
Detoksifikasi tanah Mostly micro-organisms Siklus unsure hara Mostly micro-organisms and plant roots
some soil- and litter-feeding invertebrates Dekomposisi bahan organic
Various saprophytic and litter-feeding invertebrates (detritivores) fungi bacteria actinomycetes and other micro-organisms
Mengendalikan gangguan hama-parasit-penyakit
Plants mycorrhizae and other fungi nematodes bacteria and various other micro-organisms collembolan earthworms various predators
Sumber makanan dan obat-obatan
Plant roots various insects (crickets beetle larvae ants termites) earthworms vertebrates micro-organisms and their by-products
Hubungan Symbiotic dan asymbiotic dengan tanaman dan akarnya
Rhizobia mycorrhizae actinomycetes diazotrophic bacteria and various other rhizosphere micro-organisms ants
Mengontrol pertumbuhan tanaman (positive dan negative)
Direct effects plant roots rhizobia mycorrhizae actinomycetes pathogens phytoparasitic nematodes rhizophagous insects plant-growth promoting rhizosphere micro-organisms biocontrol agents Indirect effects most soil biota
Mikroba tanah sangat penting bagi pertumbuhan tanaman Mereka memperbanyak diri dan aktif membantu penyediaan unsure hara bagi tanaman melalui proses simbiosis dengan jalan melepaskan unsur hara yang ldquoterikatrdquo menjadi bentuk yang tersedia bagi akar tanaman Mikroba tanah ini juga mempunyai peran aktif melindungi tanaman melawan penyakit ldquosoil-borne diseasesrdquo
Pentingnya organism tanah (Sumber httpxtekhaabiotekhcomnutri_cyclehtm duiakses
2762011)
Mendaur ulang bahan organik tanahOrganisme tanah mendaur ulang (recycle) bahan
organik dengan cara memakan bahan tanaman dan hewan yang mati kotoran hewan dan organisme tanah yang lain Mereka memecah bahan organik menjadi bagian-bagian yang lebih kecil sehingga dapat dibusukkan oleh jasad renik seperti jamur dan bakteri Ketika mereka memakan bahan organik sisa makanan dan kotoran mereka dapat membantu perbaikan struktur dan kesuburan tanah
Decomposition of organic matter is largely a biological process that occurs naturally Its speed is determined by three major factors soil organisms the physical environment and the quality of the organic matter (Brussaard 1994) In the decomposition process different products are released carbon dioxide (CO2) energy water plant nutrients and resynthesized organic carbon compounds Successive decomposition of dead material and modified organic matter results in the formation of a more complex organic matter called humus This process is called
humification Humus affects soil properties As it slowly decomposes it colours the soil darker increases soil aggregation and aggregate stability increases the CEC (the ability to attract and retain nutrients) and contributes N P and other nutrients
Siklus bahan organic tanah (Sumber httpwwwfaoorgdocrep009a0100ea0100e00gif
diunduh 2742011)
Organisme tanah membantu meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman Ketika organisme tanah memakan bahan organik atau
makanan yang lain sebagian hara yang tersedia disimpan didalam tubuh mereka dan hara yang tidak diperlukan dikeluarkan didalam kotoran mereka (sebagai contoh phosphor dan nitrogen) Hara di dalam kotoran orgnisma tanah ini dapat diserap oleh akar tanaman
Sebagian organisme tanah membina hubungan simbiosis dengan akar tanaman dan dapat membantu akar tanaman menyerap lebih banyak unsur hara dibandingkan kalau tidak ada kerjasama dengan organisme tanah Sebagai contoh adalah mycorrhiza yang membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak posfor sedangkan rhizobia membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak nitrogen
Organisme tanah memperbaiki struktur tanah
Bahan sekresi dari organisme tanah dapat mengikat partikel-partikel tanah menjadi agregate yang lebih besar Contohnya bakteri mengeluarkan kotoran yang berbentuk dan bersifat seperti perekat (organic gum) Jamur-jamuran memproduksi bahan berupa benang-benang halus yang disebut hifa Zat perekat dari bakteri dan hifa jamur dapat mengikat partikel-partikel tanah secara kuat sehingga agregate tanah yang besar pun tidak mudah pecah walaupun basah Agregate tanah yang besar tersebut dapat menyimpan air tanah dalam pori-pori halus di antara partikel-partikel tanah untuk digunakan oleh tanaman Dalam keadaan air berlebihan air dapat dengan mudah mengalir keluar melalui pori-pori besar diantara agregatendashagregate tanah yang besar
Organisme tanah yang lebih besar dapat memperbaiki struktur tanah dengan cara membuat saluran-saluran (lubang-lubang) di dalam tanah (contohnya lubang cacing) dan membantu mengaduk-aduk dan mencampur baurkan partikel-partikel tanah sehingga aerasi (aliran udara) tanah menjadi lebih baik Pembuatan saluran-saluran dan lubang-lubang ini memperbaiki infiltrasi dan pergerakan air didalam tanah serta drainase
Struktur tanah (Sumber httpwwwnanikal-unibnet201102struktur-tanah hellip diunduh 2652011)
Soil organisms are responsible for soil structure Biologically created structure improves water holding capacity equally preventing leaching of nutrients as the nutrients are bound in the bodies of the organisms Chemical fertiliser to the contrary is highly water soluble and leaches very easily Soils with a healthy micro biological population prevent soil erosion Soil particles are glued together in a porous granule structures micro-aggregate so even heavy rainfall can not displace them
Genesis struktur tanah (Sumber httpghortnlimagesthumbskorrelstructjpg)
Organisme tanah dapat membantu mengendalikan gangguan hama dan penyakit Organisme tanah yang memakan organisme lain yang
lebih kecil dapat menekan serangan hama penyakit dengan cara mengontrol jenis dan jumlah organisme di dalam tanah
Pengelolaan lahan pertanian yang dapat memperkaya organisme tanah Ada beberapa cara yang dapat dilakukan para petani
untuk meningkatkan kegiatan organisme tanah di lahan mereka diantaranya adalah
Menyediakan makanan
Petani dapat menyediakan bahan makanan untuk organisme tanah dengan cara memelihara tanaman penutup tanah dan menambah bahan organik seperti mulsa kompos merang pupuk hijau dan pupuk kandang ke dalam tanah yang mereka kelola
Bahan organic menjadi makanan organism tanah (Sumber http2bpblogspotcom_AJnRBYfjyYoTS0F2qc0SmIAAAAAAA
ACdYqXqR9vs5_sUs1600soil-lifejpg diunduh 2352011)
Menyediakan cukup oksigen (aerasi tanah yang baik)
Seperti mahluk hidup yang lain organisme tanah membutuhkan cukup oksigen untuk hidup Petani dapat menjamin ketersediaan oksigen yang cukup untuk organisme tanah dengan cara mencegah pemadatan tanah Pemadatan tanah dapat mengurangi pori-pori tanah sehingga ketersedian udara menjadi lebih sedikit Pemadatan tanah dapat terjadi apabila tanah diinjak-injak oleh hewan dan manusia atau dilalui mesin-mesin berat secara berlebihan (trampling) terutama pada saat tanah sedang basah
Menyediakan air
Organisme tanah juga membutuhkan air dalam jumlah tertentu Tetapi kalau terlalu banyak air (dalam tanah yang jenuh) mereka bisa mati karena kekurangan oksigen Petani dapat mengatur ketersediaan air didalam tanah dengan cara memperbaiki struktur tanah Aggergate tanah yang lebih besar dapat menyimpan air di dalam pori-pori halus dan dapat mengeluarkan kelebihan air melalui pori-pori besar Drainase yang cukup di lahan yang banjir juga dapat memperbaiki kondisi tanah untuk habitat organisme tanah
Melindungi habitat biota Petani dapat mendukung kehidupan organisme tanah
dengan cara melindungi habitat mereka Pemeliharaan tanaman penutup tanah adalah cara yang terbaik untuk melindungi habitat organisme tanah dari bahaya kekeringan Penggunaan mulsa juga dapat melindungi habitat mereka Penggunaan mulsa organik dapat juga berfungsi sebagai sumber makanan bagi organisme tanah Musa plastik dapat mengurangi resiko penyakit dan hama tertentu karena mulsa tersebut cenderung meningkatkan suhu permukaan tanah dan dapat menghambat pergerakan hama dari tanah ke tanaman Tetapi mulsa plastik tidak dapat meningkatkan bahan organik tanah sehingga pendauran ulang unsur hara tidak terjadi Cara yang lain adalah dengan pengolahan tanah yang tepat guna Pengolahan tanah yang berlebihan dapat merusak pori-pori tanah dimana organisme tanah hidup
Cacing Tanah
Cacing tanah dalam berbagai hal mempunyai arti penting misalnya bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur sebab kotoran cacing tanah yang bercampur dengan tanah telah siap untuk diserap akar tumbuh-tumbuhan Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Lubang-lubang yang dibuat oleh cacing tanah meningkatkan konsentrasi udara dalam tanah Disamping itu pada saat musim hujan lubang tersebut akan melipatgandakan kemampuan tanah menyerap air Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan mempertahankan struktur tanah agar tetap gembur
Cacing ini hidup didalam liang tanah yang lembab subur dan suhunya tidak terlalu dingin Untuk pertumbuhannya yang baik cacing ini memerlukan tanah yang sedikit asam
sampai netral atau pH 6-72 Kulit cacing tanah memerlukan kelembabancukup tinggi agar dapat berfungsi normal dan tidak rusak yaitu berkisar 15 - 30 Suhu yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan antara 15oC-25oC (Anonimous 2010b)
Faktor-faktor yang mempengaruhi ekologis cacing tanah meliputi (a) kemasaman (pH) tanah (b) kelengasan tanah (c) temperatur (d) aerasi dan CO2 (e) bahan organik (f) jenis tanah dan (g) suplai nutrisi (Hanafiah dkk 2007) Sebanyak 85 dari berat tubuh cacing tanah berupa air sehingga sangatlah penting untuk menjaga media pemeliharaan tetap lembab (kelembaban optimum berkisar antara 15 - 30 ) Tubuh cacing mempunyai mekanisme untuk menjaga keseimbangan air dengan mempertahankan kelembaban di permukan tubuh dan mencegah kehilangan air yang berlebihan Cacing yang terdehidrasi akan kehilangan sebagian besar berat tubuhnya dan tetap hidup walaupun kehilangan 70 - 75 kandungan air tubuh Kekeringan yang berkepanjangan memaksa cacing tanah untuk bermigrasi ke lingkungan yang lebih cocok Kelembaban sangat diperlukan untuk menjaga agar kulit cacing tanah berfungsi normal Bila udara terlalu kering akan merusak keadaan kulit Untuk menghindarinya cacing tanah segera masuk kedalam lubang dalam tanah berhenti mencari makan dan akhirnya akan mati Bila kelembaban terlalu tinggi atau terlalu banyak air cacing tanah segera lari untuk mencari tempat yang pertukaran udaranya (aerasinya) baik Hal ini terjadi karena cacing tanah mengambil oksigen dari udara bebas untuk pernafasannya melalui kulit Kelembaban yang baik untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan cacing tanah adalah antara 15 sampai 30 (Anonimous 2010a)
Cacing tanah keluar permukaan hanya pada saat-saat tertentu Pada siang hari cacing tanah tidak pernah keluar kepermukaan tanah kecuali jika saat itu terjadi hujan yang cukup menggenangi liangnya Cacing tanah takut keluar pada siang hari karena tidak kuat terpapar panas matahari terlalu lama Pemanasan yang terlalu lama menyebabkan banyak cairan tubuhnya yang akan menguap Cairan tubuh cacing tanah penting untuk menjaga tekanan osmotik koloidal tubuh dan bahan membuat lendir Lendir yang melapisi permukaan tubuh salah satunya berfungsi memudahkan proses difusi udara melalui permukaan kulit Cacing tanah akan keluar terutama pada pagi hari sesudah hujan Hal ini dilakukan karena sesaat setelah hujan biasanya liang mereka terendam air sehingga aerasi dalam liang tidak bagus sehingga mereka keluar dalam rangka menghindari keadaan kesulitan bernafas dalam liang Cacing tanah juga tidak kuat bila terendam air
terlalu lama sehingga cendrung menghindar dari genangan air yang dalam Dalam keadaan normal mereka akan pergi kepermukaan tanah pada malam hari Pada malam suhu udara tidak panas dan kelembaban udara tinggi sehingga cacing tanah bisa bebas keluar untuk beraktivitas Dalam keadaan terlalu dingin atau sangat kering cacing tanah segera masuk kedalam liang beberapa cacing sering terdapat meligkar bersama-sama dengan diatasnya terdapat lapisan tanah yang bercampur dengan lendir Lendir dalam hal ini berfungsi sebagai isolator yang mempertahankan suhu tubuh cacing tanah agar tidak terlalu jauh terpengaruh oleh suhu lingkungan Posisi melingkar dalam liang memperkecil kontak kulit dengan udara sehingga memperkecil pengaruh dari suhu udara luar (Anonimous 2010c)
Peranan Cacing Pada Perubahan Sifat Fisik TanahAktivitas cacing tanah yang mempengaruhi struktur
tanah meliputi (1) pencernaan tanah perombakan bahan organik pengadukannya dengan tanah dan produksi kotorannya yang diletakkan dipermukaan atau di dalam tanah (2) penggalian tanah dan transportasi tanah bawah ke atas atau sebaliknya (3) selama proses (1) dan (2) juga terjadi pembentukan agregat tanah tahan air perbaikan status aerase tanah dan daya tahan memegang air (Hanafiah dkk 2007)
Cacing penghancur serasah (epigeic) merupakan kelompok cacing yang hidup di lapisan serasah yang letaknya di atas permukaan tanah tubuhnya berwarna gelap tugasnya menghancurkan seresah sehingga ukurannya menjadi lebih kecil Cacing penggali tanah (anecic dan endogeic) merupakan cacing jenis penggali tanah yang hidup aktif dalam tanah walaupun makanannya berupa bahan organik di permukaan tanah dan ada pula dari akar-akar yang mati di dalam tanah Kelompok cacing ini berperanan penting dalam mencampur serasah yang ada di atas tanah dengan tanah lapisan bawah dan meninggalkan liang dalam tanah Kelompok cacing ini membuang kotorannya dalam tanah atau di atas permukaan tanah Kotoran cacing ini lebih kaya akan karbon (C) dan hara lainnya dari pada tanah sekitarnya (Hairiah dkk 1986)
Cacing mampu menggali lubang di sekitar permukaan tanah sampai kedalaman dua meter dan aktivitasnya meningkatkan kadar oksigen tanah sampai 30 persen memperbesar pori-pori tanah memudahkan pergerakan akar tanaman serta meningkatkan kemampuan tanah untuk menyerap dan menyimpan air Zat-zat organik dan fraksi liat yang dihasilkan cacing bisa memperbaiki daya ikat antar partikel tanah sehingga menekan terjadinya proses pengikisanerosi hingga 40 persen (Kartini 2008)
Arthropoda Tanah Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan
jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung (Hanafiah dkk 2007)
Arthropoda adalah filum yang paling besar dalam dunia hewan dan mencakup serangga laba-laba udang lipan dan hewan sejenis lainnya Arthropoda adalah nama lain hewan berbuku-buku Empat dari lima bagian (yang hidup hari ini) dari spesies hewan adalah arthropoda dengan jumlah di atas satu juta spesies modern yang ditemukan dan rekor fosil yang mencapai awal Cambrian Arthropoda biasa ditemukan di laut air tawar darat dan lingkungan udara serta termasuk berbagai bentuk simbiotis dan parasit Hampir dari 90 dari seluruh jenis hewan yang diketahui orang adalah Arthropoda Arthropoda dianggap berkerabat dekat dengan Annelida contohnya adalah Peripetus di Afrika Selatan (Anonimous 2010d)
Keanekaragaman jenis arthropoda tanah secara meruang-mewaktu berhubungan dengan keadaan faktor lingkungan abiotik pada setiap komunitas tumbuhan yaitu ketebalan serasah kandungan bahan organik pH tanah dan suhu udara (Subahar dan Adianto 2008)
Mikroba Tanah
Di tanah terdapat milyaran mikrobia misalnya bakteri fungi alga protozoa dan virus Tanah merupakan lingkungan hidup yang amat kompleks Kotoran dan jasad hewan serta jaringan tumbuhan akan terkubur dalam tanah Semuanya memberi konstribusi dalam menyuburkan tanah Proses penyuburan tanah ini dibantu oleh mikrobia Tanpa mikrobia semua jasad tidak akan hancur Salut untuk mikrobia tanah yang mampu menyeimbangkan kelangsungan hidup di bumi Jumlah dan jenis mikrobia dalam tanah bergantung pada jumlah dan jenis kelembaban tingkat aerasi suhu pH dan pengolahan dapat menambah jumlah mikrobia tanah
Mikrobia tanah berupa bakteri melalui metode hitungan mikroskopik langsung berjumlah milyaran setiap gram tanah sedangkan hitungan agar cawan diperoleh jutaan Bakteri umumnya bersifat heterotrof Contohnya Actinomycetes yang
mencakup jenis-jenis Nocardia Streptomyces dan Micromonospora Organisme ini yang menyebabkan bau khas tanah Actinomycetes berperan menambah kesuburan tanah dengan mengurai senyawa-senyawa kompleks dan mampu membentuk senyawa antibiotik namun jumlahnya sedikit Antibiotik ini terdapat di sekitar sel-sel Actinomycetes saja Sedangkan Cyanobacteria berperan dalam transformasi batu-batuan menjadi tanah dan asam-asam yang terbentuk dalam proses metabolisme dapat melarutkan mineral-mineral bebatuan
Fungi berjumlah antara ratusan sampai ribuan per gram tanah Fungi berperan dalam meningkatkan struktur fisik tanah dan dekomposisi bahan-bahan organik kompleks dari jaringan tumbuhan seperti selulosa lignin dan pektin Contohnya Penicillium Mucor Rhizopus Fusarium Cladosporium Aspergillus dan Trichomonas Populasi alga lebih sedikit dibanding fungi dan bakteri Alga berperan dalam mengakumulasi bahan-bahan organik akibat aktivitas fotosintetik dan bila berasosiasi dengan fungi akan merombak bebatuan menjadi tanah Misalnya Chlorophyta (alga hijau) dan Chrysophyta (diatom) Rhizosfer merupakan tempat pertemuan antara tanah dengan akar tumbuhan Jumlah mikrobia di daerah perakaran lebih banyak dibanding tanah yang tidak terdapat perakaran karena di daerah perakaran terdapat nutrien-nutrien seperti asam amino dan vitamin yang disekresikan oleh jaringan akar
Tanah dapat menyuburkan dirinya sendiri karena keberadaan mikroba tanah Ungkapan ini tidak berlebihan apabila kita mengamati kehidupan mikroba di dalam tanah yang bermanfaat memperbaiki kesuburan tanah Saat ini sudah dikenali sekitar dua juta mikroba tanah Dari sekian mikroba yang ditemukan ada yang memiliki aktivitas pendukung kesuburan tanaman -- sebagai pelarut P pengikat N bebas penghasil faktor tumbuh perombak bahan organik Juga ada mikroba yang menghasilkan biopestisida perombak bahan kimia agro (pestisida) mikroba resisten logam berat (pengakumulasi dan pereduksi) mikroba perombak sianida dan mikroba agen denitrifikasi-nitrifikasi
Tanah adalah habitat yang sangat kaya akan keragaman mikroorganisme seperti bakteri aktinomicetes fungi protozoa alga dan virus Tanah-tanah pertanian yang subur mengandung lebih dari 100 juta mikroba per gram tanah Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroba-mikroba tersebut Sebagian besar mikroba tanah memiliki peranan yang menguntungan bagi pertanian Mikroba tanah antara lain berperan dalam mendegradasi limbah-limbah organik pertanian re-cycling hara tanaman fiksasi biologis
nitrogen dari udara pelarutan fosfat merangsang pertumbuhan tanaman biokontrol patogen tanaman membantu penyerapan unsur hara tanaman dan membentuk simbiosis menguntungan
Tiga unsur hara esensial bagi tanaman yaitu Nitrogen (N) fosfat (P) dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitas mikroba tanah Hara N sebenarnya tersedia melimpah di udara Kurang lebih 74 kandungan udara adalah N Namun N udara tidak dapat langsung diserap oleh tanaman Tidak ada satupun tanaman yang dapat menyerap N dari udara N harus difiksasiditambat oleh mikroba tanah dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dengan tanaman dan ada pula yang hidup bebas di sekitar perakaran tanaman
Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaan unsur hara tanaman adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K) Tanah-tanah yang lama diberi pupuk superfosfat (TSPSP 36) umumnya kandungan P-nya cukup tinggi (jenuh) Namun hara P ini sedikittidak tersedia bagi tanaman karena terikat pada mineral liat tanah yang sukar larut Di sinilah peranan mikroba pelarut P Mikroba ini akan melepaskan ikatan P dari mineral liat tanah dan menyediakannya bagi tanaman Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P antara lain Aspergillus sp Penicillium sp Zerowilia lipolitika Pseudomonas sp Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P umumnya juga berkemampuan tinggi dalam melarutkan K
Beberapa mikroba tanah juga mampu menghasilkan hormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserap oleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat atau lebih besar Kelompok mikroba yang mampu menghasilkan hormon tanaman antara lain Pseudomonas sp dan Azotobacter sp
Mikroba-mikroba tanah yang bermanfaat untuk melarutkan unsur hara membantu penyerapan unsur hara maupun merangsang pertumbuhan tanaman diformulasikan dalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagai biofertilizer untuk pertanian
Hasil-hasil temuan bioteknologi terbaru mikroba antagonis seperti penyakit tular tanah dapat diubah secara alamiah menjadi mikroba yang mempunyai kemampuan menyediakan unsurunsur hara bagi tanaman dan melawan penyakit karena berperan sebagai produser antibiotik alias dokter tanaman untuk penyakit tular tanah Mikroba tersebut diperoleh dengan cara isolasi dari alam yang kemudian
diperbanyak di laboratorium dan kemudian dapat dipakai sebagai bahan pupuk hayati
Misalnya Trichoderma dan Gliocladium kedua mikroba ini berperan pentiong dalam ketersediaan nutrisi tanaman dalam tanah Bio-aktifator yang berisi mikroba Trichoderma dan Gliocladium sangat bermanfaat bagi tanaman khususnya dalam proses
1 Mempercepat pematangan pupuk kandang dan meningkatkan kesuburan tanah
2 Meningkatkan ketegaran bibit tanaman3 Meningkatkan ketahanan tanaman terhadap
serangan penyakit layu (Fusarium sp) dan layu bakteri (pseukdomonas sp) serta penyakit busuk daun (Phytophthora sp) terutama pada tanaman tomat cabai kubis dan kentang
4 Mencegah terjadinya serangan penyakit rebah kecambah (Pythium sp) dan Rhizoctonia dan akar gada (Plasmodiophora sp) pada pesemaian
Fungsi Ekosistem Tanah
Respirasi Tanah
Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan (1) Jumlah CO2 yang dihasilkan dan (2) Jumlah O2 yang digunakan oleh mikroba tanah Pengukuran respirasi ini berkorelasi baik dengan peubah kesuburan tanah yang berkaitar dengan aktifitas mikroba seperti (1) Kandungan bahan organic (2) Transformasi N atau P (3) Hasil antara (4) pH dan (5) Rata-rata jumlah mikroorganisme (Andre 2010)
Respirasi tanah merupakan suatu proses yang terjadi karena adanya kehidupan mikrobia yang melakukan aktifitas hidup dan berkembang biak dalam suatu masa tanah Mikrobia dalam setiap aktifitasnya membutuhkan O2 atau mengeluarkan CO2 yang dijadikan dasar untuk pengukuran respirasi tanah Laju respirasi maksimum terjadi setelah beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia dalam tanah karena banyaknya populasi mikrobia mempengaruhi keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah (Ragil 2009)
Adapun cara penetapan tanah di laboratorium lebih disukai Prosedur di laboratorium meliputi penetapan pemakaian O2 atau jumlah CO2 yang dihasilkan dari sejumlah contoh tanah yang diinkubasi dalam keadaan yang diatur di laboratorium Dua macam inkubasi di laboratorium adalah 1) Inkubasi dalam keadaan yang stabil (steady-stato) 2) Keadaan yang berfluktuasi Untuk keadaan yang stabil kadar air temperatur kecepatan aerasi dan pengaturan ruangan harus dilakukan dengan sebaik mungkin
Peningkatan respirasi terjadi bila ada pembasahan dan pengeringan fluktuasi aerasi tanah selama inkubasi Oleh karena itu peningkatan respirasi dapat disebabkan oleh perubahan lingkungan yang luar biasa Hal ini bisa tidak mencerminkan keadaan aktivitas mikroba dalam keadaan lapang cara steady-stato telah digunakan untuk mempelajari
dekomposisi bahan organik dalam penelitian potensi aktivitas mikroba dalam tanah dan dalam perekembangan penelitian (Iswandi 1989)
Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi dan aktifitas mikroba tanah Metode respirasi tanah masih sering digunakan karena cukup peka konsisten sederhana dan tidak memerlukan alat yang canggih dan mahal Pengukuran respirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia Laju respirasi maksimum biasanya terjadi setelah beberapa hari atau beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
CO2 yang Dilepaskan Akar Tanaman
Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang di dalamnya terdapat akar tanaman dan berbagai macam mikroorganisme Mikroorganisme dalam tanah biasanya terkonsentrasi pada daerah sekitar perakaran karena akar mengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan eksudat Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalam penyerapan unsur hara yang terjadi di rizosfer Interaksi yang terjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-beda sehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikan harus dilakukan pada kondisi yang tepat Aktivitas mikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasi dan biomassa karbon mikroorganisme (C-organik) tanah (Annisa 2008)
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2 Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik
dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi asam amino untuk protein nukleotida untuk asam nukleat dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak sterol karotenoid pigmen flavonoid seperti antosianin dan senyawa aromatik tertentu lainnya seperti lignin
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
maka indeks RS semakin besar yang menandakan nutrisi cukup hanya di lingkungan rhizosfer yang berasal dari bahan organik yang dikeluarkan akar sedang di tanah non-rhizosfer nutrisi tidak mencukupi (tidak subur) Nilai RS umumnya berkisar antara 5-20
Mikroba rhizosfer dapat memberi keuntungan bagi tanaman oleh karena
1 Mikroba dapat melarutkan dan menyediakan mineral seperti NP Fe dan unsur lain
2 Mikroba dapat menghasilkan vitamin asam amino auxin dan giberelin yang dapat menstimulir pertumbuhan tanaman
3 Mikroba yang patogenik dengan menghasilkan antibiotik
Pseudomonadaceae merupakan kelompok bakteri rhizosfer (rhizobacteria) yang dapat menghasilkan senyawa yang dapat menstimulir pertumbuhan tanaman Contoh spesies yang telah banyak diteliti dapat merangsang pertumbuhan tanaman adalah Pseudomonas fluorescens
Pembentukan Tanah
Tanah merupakan ldquotubuh-alamiahrdquo yang tersusun atas lapisan (horison tanah) yang beragam ketebalannya berbeda dengan bahan induk dalam hal sifat-sifat morfologi fisika kimia dan karakteristik mineraloginya Tanah terdiri dari partikel pecahan batuan yang telah diubah oleh proses kimia dan lingkungan yang meliputi pelapukan dan erosi Tanah berbeda dari batuan induknya karena interaksi antara hidrosfer atmosfer litosfer dan biosfer Ini adalah campuran dari konstituen mineral dan organik yang dalam keadaan padat gas dan air
Partikel tanah tampak longgar membentuk struktur tanah yang penuh dengan ruang pori Pori-pori mengandung larutan tanah (cair) dan udara (gas) Oleh karena itu tanah sering diperlakukan sebagai system Kebanyakan memiliki kepadatan antara 1 dan 2 g cm sup3
Tanah dapat berasal dari batuan induk (batuan beku batu sedimen tua batuan metamorfosa) yang melapuk atau dari bahan-bahan yang lebih lunak dan lepas seperti abu volkan bahan endapan baru dan lain-lain Melalui proses pelapukan permukaan batuan yang keras menjadi hancur dan berubah menjadi bahan lunak (longgar) yang disebut dengan regolit Selanjutnya melalui proses pembentukan tanah bagian atas regolit berubah menjadi tanah Proses pelapukan mencakup beberapa hal yaitu pelapukan secara fisik biologik-meknik dan kimia
Faktor pembentukan tanah atau pedogenesis adalah efek gabungan proses fisik kimia biologi dan antropogenik pada bahan induk tanah Genesis tanah melibatkan proses yang mengembangkan lapisan atau horizon dalam profil tanah Proses ini melibatkan penambahan kehilangan transformasi dan translokasi bahan yang membentuk tanah Mineral yang berasal dari batuan lapuk mengalami perubahan yang menyebabkan pembentukan mineral sekunder dan senyawa lainnya yang larut dalam air konstituen tersebut dipindahkan (translokasi) dari satu bagian tanah ke daerah lain oleh air dan aktivitas organisme Perubahan dan pergerakan material di dalam tanah menyebabkan terbentuknya horison tanah yang khas
Pelapukan batuan induk menghasilkan bahan induk tanah Contoh perkembangan tanah dari bahan induknya terjadi pada aliran lava baru-baru ini di wilayah hangat di bawah hujan lebat dan sangat sering Dalam iklim seperti itu tumbuhan sangat cepat berkembang pada lava basaltik meskipun kandungan bahan organiknya sangat sedikit Tumbuhan didukung oleh batuan yang porus yang
mengandung air dan unsure hara Akar tanaman tumbuh berkembang seringkali bersimbiosis dengan dengan mikoriza secara bertahap merimbak marterial lava dan bahan organik tanah akan terakumulasi
Lima faktor pembentuk tanah adalah bahan induk iklim regional topografi potensi biotik dan waktu
Bahan yang membentuk tanah disebut ldquobahan indukrdquo tanah Bahan ini meliputi lapukan batuan dasar primer bahan sekunder diangkut dari lokasi lain misalnya colluvium dan aluvium deposit yang sudah ada tetapi campuran atau diubah dengan cara lain - formasi tanah tua bahan organik termasuk gambut atau humus alpine dan bahan antropogenik seperti timbunan sampah atau tambang Beberapa tanah langsung dari pemecahan bebatuan yang mendasarinya mereka kembangkan di tempatnya tanah ini sering disebut tanah residu dan memiliki sifat kimia umum yang sama seperti batuan induknya
Kebanyakan tanah berasal dari bahan-bahan yang telah diangkut dari lokasi lain oleh angin air dan gravitasi Beberapa di antaranya telah mengalami perpindahan dari jarak yang jauh atau hanya beberapa meter Bahan yang tertiup angin disebut ldquoloessrdquo
Pelapukan merupakan tahap pertama dalam mengubah bahan induk menjadi bahan tanah Pada tanah yang terbentuk dari batuan dasar dapat terbentuk lapisan tebal bahan lapuk disebut saprolit Saprolit adalah hasil proses pelapukan yang meliputi hidrolisis (penggantian kation mineral dengan ion hidrogen) khelasi dari senyawa organik hidrasi (penyerapan air dengan mineral) solusi mineral dengan air dan proses fisik yang mencakup pembekuan dan pencairan atau pembasahan dan pengeringan Komposisi mineralogi dan kimia dari bahan batuan dasar utama ditambah sifat-sifat fisik termasuk ukuran butir dan derajat konsolidasi laju dan jenis pelapukan semuanya mempengaruhi sifat-sifat bahan tanah yang dihasilkannya
Proses pembentukan tanah diawali dari pelapukan batuan induknya pelapukan fisik dan pelapukan kimia Dari proses pelapukan ini batuan induk akan menjadi lebih lunak longgar dan berubah komposisinya Pada tahap ini batuan yang lapuk belum dikatakan sebagai tanah tetapi sebagai bahan induk tanah (regolith) karena masih menunjukkan struktur batuan induk Proses pelapukan terus berlangsung hingga akhirnya bahan induk tanah berubah menjadi tanah Proses pelapukan ini menjadi awal terbentuknya tanah Sehingga faktor yang mendorong pelapukan juga berperan dalam pembentukan tanah
Curah hujan dan sinar matahari berperan penting dalam proses pelapukan fisik kedua faktor tersebut merupakan komponen iklim Sehingga dapat disimpulkan bahwa salah satu faktor pembentuk tanah adalah iklim Ada beberapa faktor lain yang memengaruhi proses pembentukan tanah yaitu organisme bahan induk topografi dan waktu Faktor-faktor tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut
Profil Tanah
Secara ekologis tanah tersusun oleh tiga kelompok material yaitu material hidup (faktor biotik) berupa biota (jasad-jasad hayati) faktor abiotik berupa bahan organik faktor abiotik berupa pasir (sand) debu (silt) dan liat (clay) Umumnya sekitar 5 penyusun tanah berupa biomass (bioti dan abioti) berperan sangat penting karena mempengaruhi sifat kimia fisika dan biologi tanah
Ekologi tanah mempelajari hubungan antara biota tanah dan lingkungan serta hubungan antara lingkungan serta biota tanah Secara berkesinambungan hubungan ini dapat saling menguntungkan satu sama lain dan dapat pula merugikan satu sama lain
Organisme Tanah
Organisme tanah atau disebut juga biota tanah merupakan semua makhluk hidup baik hewan (fauna) maupun tumbuhan (flora) yang seluruh atau sebagian dari fase hidupnya berada dalam sistem tanah
bull Organisme tanah dapat menguntungkan petani karena
mereka memperbaiki kesuburan tanah dan dapat membantu ketersediaan hara bagi tanaman dan membantu pengendalian hama penyakit
bull Organisme tanah memerlukan makanan oksigen air dan habitat yang layak untuk tumbuh
bull Petani dapat memperkaya organisme tanah dengan jalan menyediakan penutup tanah organic yang cukup menambah bahan organik ke dalam tanah memelihara drainase tanah yang baik dan menghindari pengolahan tanah yang berlebihan
bull Di bawah permukaan tanah terdapat satu dunia lain yang penuh dengan jasad hidup atau organisme tanah Organisme tanah ini berfungsi sebegai tenaga kerja bagi para petani karena mereka membantu menyediakan ketersediaan hara yang dibutuhkan tanaman dan memperbaiki struktur tanah
Pengelompokan Organisme Tanah
Ada beberapa jenis organisme tanah diantaranya adalah 1 Pemecah bahan organik seperti slaters (spesies Isopoda)
tungau (mites) kumbang dan collembola yang memecah-mecah bahan organic yang besar menjadi bagian-bagian kecil
2 Pembusuk (decomposer) bahan organik seperti jamur dan bakteri yang memecahkan bahan-bahan cellular
3 Organisme bersimbiosis hidup padadi dalam akar tanaman dan membantu tanaman untuk mendapatkan hara dari dalam tanah Mycorrhiza bersimbiosis dengan tanaman dan membantu tanaman untuk mendapatkan hara posfor sedangkan rhizobium membantu tanaman untuk mendapatkan nitrogen
4 Pengikat hara yang hidup bebas seperti alga dan azotobakter mengikat hara di dalam tanah
5 Pembangun struktur tanah seperti akar tanaman cacing tanah ulat-ulat dan jamur semuanya membantu mengikat partikel-partikel tanah sehingga struktur tanah menjadi stabil dan tahan terhadap erosi
6 Patogen seperti jenis jamur tertentu bakteri dan nematoda dapat menyerang jaringan tanaman
7 Predator atau pemangsa termasuk protozoa nematoda parasite dan jenis jamur tertentu semuanya memangsa organisme tanah yang lain sebsagai sumber makanan mereka
8 Occupant penghuni adalah jenis organisme tanah yang menggunakan tanah sebagai tempat tinggal sementara pada tahap siklus hidup tertentu seperti ulat (larvae) dan telur cacing
Klasifikasi organism tanah
Micro-organisme Microflora lt5 microm BacteriaFungi
Microfauna lt100 microm ProtozoaNematodes
Macro-organisme
Meso-organisms
100 microm - 2 mm
SpringtailsMites
Macro-organisms
2 - 20 mm EarthwormsMillipedesWoodliceSnails and slugs
Tumbuhan Algae 10 microm
Roots gt 10 microm
Catatan Partikel liat lebih kecil dari 2 micromSumber Swift Heal and Anderson 1979
Berdasarkan peranannya organisme tanah dibagi menjadi tiga kelompok yaitu (a) organisme yang menguntungkan bagi pertumbuhan dan perkembangan tanaman (b) organisme yang merugikan tanaman dan (c) organisme yang tidak menguntungkan dan tidak merugikan Contoh organisme tanah yang menguntungkan
1 Organisme tanah yang dapat menyumbangkan nitrogen ke tanah dan tanaman yaitu bakteri
pemfiksasi nitrogen (Rhizobium Azosphirillum Azotobacter dll)
2 Organisme tanah yang dapat melarutkan fosfat yaitu bakteri pelarut fosfat (Pseudomonas) dan fungi pelarut fosfat
3 Organisme tanah yang dapat meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman yaitu cacing tanah
Salah satu organisme tanah yang umum dijumpai adalah cacing tanah Cacing tanah mempunyai arti penting bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan memper-tahankan struktur tanah agar tetap gembur Biota tanah lain yang umum dijumpai adalah Arthropoda Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung
Aktivitas biota tanah dapat meningkatkan kesuburan tanah Aktivitas biota tanah dapat diukur dengan mengukur besar respirasi di dalam tanah Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untak kegiatan kehidupan seperti sintesis (anabolisme) gerak pertumbuhan
Pentingnya Organisme Tanah
Beberapa fungsi penting dari organism tanah (biota) adalah
Fungsi-fungsi Organisme yang terlibat Memelihara struktur tanah
Bioturbating invertebrates and plant roots mycorrhizae and some other micro-organisms
Regulasi proses hidrologis
Most bioturbating invertebrates and plant roots
Pertukaran gas dan sequestration karbon (akumulasi dalam tanah)
Mostly micro-organisms and plant roots some C protected in large compact biogenic invertebrate aggregates
Detoksifikasi tanah Mostly micro-organisms Siklus unsure hara Mostly micro-organisms and plant roots
some soil- and litter-feeding invertebrates Dekomposisi bahan organic
Various saprophytic and litter-feeding invertebrates (detritivores) fungi bacteria actinomycetes and other micro-organisms
Mengendalikan gangguan hama-parasit-penyakit
Plants mycorrhizae and other fungi nematodes bacteria and various other micro-organisms collembolan earthworms various predators
Sumber makanan dan obat-obatan
Plant roots various insects (crickets beetle larvae ants termites) earthworms vertebrates micro-organisms and their by-products
Hubungan Symbiotic dan asymbiotic dengan tanaman dan akarnya
Rhizobia mycorrhizae actinomycetes diazotrophic bacteria and various other rhizosphere micro-organisms ants
Mengontrol pertumbuhan tanaman (positive dan negative)
Direct effects plant roots rhizobia mycorrhizae actinomycetes pathogens phytoparasitic nematodes rhizophagous insects plant-growth promoting rhizosphere micro-organisms biocontrol agents Indirect effects most soil biota
Mikroba tanah sangat penting bagi pertumbuhan tanaman Mereka memperbanyak diri dan aktif membantu penyediaan unsure hara bagi tanaman melalui proses simbiosis dengan jalan melepaskan unsur hara yang ldquoterikatrdquo menjadi bentuk yang tersedia bagi akar tanaman Mikroba tanah ini juga mempunyai peran aktif melindungi tanaman melawan penyakit ldquosoil-borne diseasesrdquo
Pentingnya organism tanah (Sumber httpxtekhaabiotekhcomnutri_cyclehtm duiakses
2762011)
Mendaur ulang bahan organik tanahOrganisme tanah mendaur ulang (recycle) bahan
organik dengan cara memakan bahan tanaman dan hewan yang mati kotoran hewan dan organisme tanah yang lain Mereka memecah bahan organik menjadi bagian-bagian yang lebih kecil sehingga dapat dibusukkan oleh jasad renik seperti jamur dan bakteri Ketika mereka memakan bahan organik sisa makanan dan kotoran mereka dapat membantu perbaikan struktur dan kesuburan tanah
Decomposition of organic matter is largely a biological process that occurs naturally Its speed is determined by three major factors soil organisms the physical environment and the quality of the organic matter (Brussaard 1994) In the decomposition process different products are released carbon dioxide (CO2) energy water plant nutrients and resynthesized organic carbon compounds Successive decomposition of dead material and modified organic matter results in the formation of a more complex organic matter called humus This process is called
humification Humus affects soil properties As it slowly decomposes it colours the soil darker increases soil aggregation and aggregate stability increases the CEC (the ability to attract and retain nutrients) and contributes N P and other nutrients
Siklus bahan organic tanah (Sumber httpwwwfaoorgdocrep009a0100ea0100e00gif
diunduh 2742011)
Organisme tanah membantu meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman Ketika organisme tanah memakan bahan organik atau
makanan yang lain sebagian hara yang tersedia disimpan didalam tubuh mereka dan hara yang tidak diperlukan dikeluarkan didalam kotoran mereka (sebagai contoh phosphor dan nitrogen) Hara di dalam kotoran orgnisma tanah ini dapat diserap oleh akar tanaman
Sebagian organisme tanah membina hubungan simbiosis dengan akar tanaman dan dapat membantu akar tanaman menyerap lebih banyak unsur hara dibandingkan kalau tidak ada kerjasama dengan organisme tanah Sebagai contoh adalah mycorrhiza yang membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak posfor sedangkan rhizobia membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak nitrogen
Organisme tanah memperbaiki struktur tanah
Bahan sekresi dari organisme tanah dapat mengikat partikel-partikel tanah menjadi agregate yang lebih besar Contohnya bakteri mengeluarkan kotoran yang berbentuk dan bersifat seperti perekat (organic gum) Jamur-jamuran memproduksi bahan berupa benang-benang halus yang disebut hifa Zat perekat dari bakteri dan hifa jamur dapat mengikat partikel-partikel tanah secara kuat sehingga agregate tanah yang besar pun tidak mudah pecah walaupun basah Agregate tanah yang besar tersebut dapat menyimpan air tanah dalam pori-pori halus di antara partikel-partikel tanah untuk digunakan oleh tanaman Dalam keadaan air berlebihan air dapat dengan mudah mengalir keluar melalui pori-pori besar diantara agregatendashagregate tanah yang besar
Organisme tanah yang lebih besar dapat memperbaiki struktur tanah dengan cara membuat saluran-saluran (lubang-lubang) di dalam tanah (contohnya lubang cacing) dan membantu mengaduk-aduk dan mencampur baurkan partikel-partikel tanah sehingga aerasi (aliran udara) tanah menjadi lebih baik Pembuatan saluran-saluran dan lubang-lubang ini memperbaiki infiltrasi dan pergerakan air didalam tanah serta drainase
Struktur tanah (Sumber httpwwwnanikal-unibnet201102struktur-tanah hellip diunduh 2652011)
Soil organisms are responsible for soil structure Biologically created structure improves water holding capacity equally preventing leaching of nutrients as the nutrients are bound in the bodies of the organisms Chemical fertiliser to the contrary is highly water soluble and leaches very easily Soils with a healthy micro biological population prevent soil erosion Soil particles are glued together in a porous granule structures micro-aggregate so even heavy rainfall can not displace them
Genesis struktur tanah (Sumber httpghortnlimagesthumbskorrelstructjpg)
Organisme tanah dapat membantu mengendalikan gangguan hama dan penyakit Organisme tanah yang memakan organisme lain yang
lebih kecil dapat menekan serangan hama penyakit dengan cara mengontrol jenis dan jumlah organisme di dalam tanah
Pengelolaan lahan pertanian yang dapat memperkaya organisme tanah Ada beberapa cara yang dapat dilakukan para petani
untuk meningkatkan kegiatan organisme tanah di lahan mereka diantaranya adalah
Menyediakan makanan
Petani dapat menyediakan bahan makanan untuk organisme tanah dengan cara memelihara tanaman penutup tanah dan menambah bahan organik seperti mulsa kompos merang pupuk hijau dan pupuk kandang ke dalam tanah yang mereka kelola
Bahan organic menjadi makanan organism tanah (Sumber http2bpblogspotcom_AJnRBYfjyYoTS0F2qc0SmIAAAAAAA
ACdYqXqR9vs5_sUs1600soil-lifejpg diunduh 2352011)
Menyediakan cukup oksigen (aerasi tanah yang baik)
Seperti mahluk hidup yang lain organisme tanah membutuhkan cukup oksigen untuk hidup Petani dapat menjamin ketersediaan oksigen yang cukup untuk organisme tanah dengan cara mencegah pemadatan tanah Pemadatan tanah dapat mengurangi pori-pori tanah sehingga ketersedian udara menjadi lebih sedikit Pemadatan tanah dapat terjadi apabila tanah diinjak-injak oleh hewan dan manusia atau dilalui mesin-mesin berat secara berlebihan (trampling) terutama pada saat tanah sedang basah
Menyediakan air
Organisme tanah juga membutuhkan air dalam jumlah tertentu Tetapi kalau terlalu banyak air (dalam tanah yang jenuh) mereka bisa mati karena kekurangan oksigen Petani dapat mengatur ketersediaan air didalam tanah dengan cara memperbaiki struktur tanah Aggergate tanah yang lebih besar dapat menyimpan air di dalam pori-pori halus dan dapat mengeluarkan kelebihan air melalui pori-pori besar Drainase yang cukup di lahan yang banjir juga dapat memperbaiki kondisi tanah untuk habitat organisme tanah
Melindungi habitat biota Petani dapat mendukung kehidupan organisme tanah
dengan cara melindungi habitat mereka Pemeliharaan tanaman penutup tanah adalah cara yang terbaik untuk melindungi habitat organisme tanah dari bahaya kekeringan Penggunaan mulsa juga dapat melindungi habitat mereka Penggunaan mulsa organik dapat juga berfungsi sebagai sumber makanan bagi organisme tanah Musa plastik dapat mengurangi resiko penyakit dan hama tertentu karena mulsa tersebut cenderung meningkatkan suhu permukaan tanah dan dapat menghambat pergerakan hama dari tanah ke tanaman Tetapi mulsa plastik tidak dapat meningkatkan bahan organik tanah sehingga pendauran ulang unsur hara tidak terjadi Cara yang lain adalah dengan pengolahan tanah yang tepat guna Pengolahan tanah yang berlebihan dapat merusak pori-pori tanah dimana organisme tanah hidup
Cacing Tanah
Cacing tanah dalam berbagai hal mempunyai arti penting misalnya bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur sebab kotoran cacing tanah yang bercampur dengan tanah telah siap untuk diserap akar tumbuh-tumbuhan Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Lubang-lubang yang dibuat oleh cacing tanah meningkatkan konsentrasi udara dalam tanah Disamping itu pada saat musim hujan lubang tersebut akan melipatgandakan kemampuan tanah menyerap air Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan mempertahankan struktur tanah agar tetap gembur
Cacing ini hidup didalam liang tanah yang lembab subur dan suhunya tidak terlalu dingin Untuk pertumbuhannya yang baik cacing ini memerlukan tanah yang sedikit asam
sampai netral atau pH 6-72 Kulit cacing tanah memerlukan kelembabancukup tinggi agar dapat berfungsi normal dan tidak rusak yaitu berkisar 15 - 30 Suhu yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan antara 15oC-25oC (Anonimous 2010b)
Faktor-faktor yang mempengaruhi ekologis cacing tanah meliputi (a) kemasaman (pH) tanah (b) kelengasan tanah (c) temperatur (d) aerasi dan CO2 (e) bahan organik (f) jenis tanah dan (g) suplai nutrisi (Hanafiah dkk 2007) Sebanyak 85 dari berat tubuh cacing tanah berupa air sehingga sangatlah penting untuk menjaga media pemeliharaan tetap lembab (kelembaban optimum berkisar antara 15 - 30 ) Tubuh cacing mempunyai mekanisme untuk menjaga keseimbangan air dengan mempertahankan kelembaban di permukan tubuh dan mencegah kehilangan air yang berlebihan Cacing yang terdehidrasi akan kehilangan sebagian besar berat tubuhnya dan tetap hidup walaupun kehilangan 70 - 75 kandungan air tubuh Kekeringan yang berkepanjangan memaksa cacing tanah untuk bermigrasi ke lingkungan yang lebih cocok Kelembaban sangat diperlukan untuk menjaga agar kulit cacing tanah berfungsi normal Bila udara terlalu kering akan merusak keadaan kulit Untuk menghindarinya cacing tanah segera masuk kedalam lubang dalam tanah berhenti mencari makan dan akhirnya akan mati Bila kelembaban terlalu tinggi atau terlalu banyak air cacing tanah segera lari untuk mencari tempat yang pertukaran udaranya (aerasinya) baik Hal ini terjadi karena cacing tanah mengambil oksigen dari udara bebas untuk pernafasannya melalui kulit Kelembaban yang baik untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan cacing tanah adalah antara 15 sampai 30 (Anonimous 2010a)
Cacing tanah keluar permukaan hanya pada saat-saat tertentu Pada siang hari cacing tanah tidak pernah keluar kepermukaan tanah kecuali jika saat itu terjadi hujan yang cukup menggenangi liangnya Cacing tanah takut keluar pada siang hari karena tidak kuat terpapar panas matahari terlalu lama Pemanasan yang terlalu lama menyebabkan banyak cairan tubuhnya yang akan menguap Cairan tubuh cacing tanah penting untuk menjaga tekanan osmotik koloidal tubuh dan bahan membuat lendir Lendir yang melapisi permukaan tubuh salah satunya berfungsi memudahkan proses difusi udara melalui permukaan kulit Cacing tanah akan keluar terutama pada pagi hari sesudah hujan Hal ini dilakukan karena sesaat setelah hujan biasanya liang mereka terendam air sehingga aerasi dalam liang tidak bagus sehingga mereka keluar dalam rangka menghindari keadaan kesulitan bernafas dalam liang Cacing tanah juga tidak kuat bila terendam air
terlalu lama sehingga cendrung menghindar dari genangan air yang dalam Dalam keadaan normal mereka akan pergi kepermukaan tanah pada malam hari Pada malam suhu udara tidak panas dan kelembaban udara tinggi sehingga cacing tanah bisa bebas keluar untuk beraktivitas Dalam keadaan terlalu dingin atau sangat kering cacing tanah segera masuk kedalam liang beberapa cacing sering terdapat meligkar bersama-sama dengan diatasnya terdapat lapisan tanah yang bercampur dengan lendir Lendir dalam hal ini berfungsi sebagai isolator yang mempertahankan suhu tubuh cacing tanah agar tidak terlalu jauh terpengaruh oleh suhu lingkungan Posisi melingkar dalam liang memperkecil kontak kulit dengan udara sehingga memperkecil pengaruh dari suhu udara luar (Anonimous 2010c)
Peranan Cacing Pada Perubahan Sifat Fisik TanahAktivitas cacing tanah yang mempengaruhi struktur
tanah meliputi (1) pencernaan tanah perombakan bahan organik pengadukannya dengan tanah dan produksi kotorannya yang diletakkan dipermukaan atau di dalam tanah (2) penggalian tanah dan transportasi tanah bawah ke atas atau sebaliknya (3) selama proses (1) dan (2) juga terjadi pembentukan agregat tanah tahan air perbaikan status aerase tanah dan daya tahan memegang air (Hanafiah dkk 2007)
Cacing penghancur serasah (epigeic) merupakan kelompok cacing yang hidup di lapisan serasah yang letaknya di atas permukaan tanah tubuhnya berwarna gelap tugasnya menghancurkan seresah sehingga ukurannya menjadi lebih kecil Cacing penggali tanah (anecic dan endogeic) merupakan cacing jenis penggali tanah yang hidup aktif dalam tanah walaupun makanannya berupa bahan organik di permukaan tanah dan ada pula dari akar-akar yang mati di dalam tanah Kelompok cacing ini berperanan penting dalam mencampur serasah yang ada di atas tanah dengan tanah lapisan bawah dan meninggalkan liang dalam tanah Kelompok cacing ini membuang kotorannya dalam tanah atau di atas permukaan tanah Kotoran cacing ini lebih kaya akan karbon (C) dan hara lainnya dari pada tanah sekitarnya (Hairiah dkk 1986)
Cacing mampu menggali lubang di sekitar permukaan tanah sampai kedalaman dua meter dan aktivitasnya meningkatkan kadar oksigen tanah sampai 30 persen memperbesar pori-pori tanah memudahkan pergerakan akar tanaman serta meningkatkan kemampuan tanah untuk menyerap dan menyimpan air Zat-zat organik dan fraksi liat yang dihasilkan cacing bisa memperbaiki daya ikat antar partikel tanah sehingga menekan terjadinya proses pengikisanerosi hingga 40 persen (Kartini 2008)
Arthropoda Tanah Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan
jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung (Hanafiah dkk 2007)
Arthropoda adalah filum yang paling besar dalam dunia hewan dan mencakup serangga laba-laba udang lipan dan hewan sejenis lainnya Arthropoda adalah nama lain hewan berbuku-buku Empat dari lima bagian (yang hidup hari ini) dari spesies hewan adalah arthropoda dengan jumlah di atas satu juta spesies modern yang ditemukan dan rekor fosil yang mencapai awal Cambrian Arthropoda biasa ditemukan di laut air tawar darat dan lingkungan udara serta termasuk berbagai bentuk simbiotis dan parasit Hampir dari 90 dari seluruh jenis hewan yang diketahui orang adalah Arthropoda Arthropoda dianggap berkerabat dekat dengan Annelida contohnya adalah Peripetus di Afrika Selatan (Anonimous 2010d)
Keanekaragaman jenis arthropoda tanah secara meruang-mewaktu berhubungan dengan keadaan faktor lingkungan abiotik pada setiap komunitas tumbuhan yaitu ketebalan serasah kandungan bahan organik pH tanah dan suhu udara (Subahar dan Adianto 2008)
Mikroba Tanah
Di tanah terdapat milyaran mikrobia misalnya bakteri fungi alga protozoa dan virus Tanah merupakan lingkungan hidup yang amat kompleks Kotoran dan jasad hewan serta jaringan tumbuhan akan terkubur dalam tanah Semuanya memberi konstribusi dalam menyuburkan tanah Proses penyuburan tanah ini dibantu oleh mikrobia Tanpa mikrobia semua jasad tidak akan hancur Salut untuk mikrobia tanah yang mampu menyeimbangkan kelangsungan hidup di bumi Jumlah dan jenis mikrobia dalam tanah bergantung pada jumlah dan jenis kelembaban tingkat aerasi suhu pH dan pengolahan dapat menambah jumlah mikrobia tanah
Mikrobia tanah berupa bakteri melalui metode hitungan mikroskopik langsung berjumlah milyaran setiap gram tanah sedangkan hitungan agar cawan diperoleh jutaan Bakteri umumnya bersifat heterotrof Contohnya Actinomycetes yang
mencakup jenis-jenis Nocardia Streptomyces dan Micromonospora Organisme ini yang menyebabkan bau khas tanah Actinomycetes berperan menambah kesuburan tanah dengan mengurai senyawa-senyawa kompleks dan mampu membentuk senyawa antibiotik namun jumlahnya sedikit Antibiotik ini terdapat di sekitar sel-sel Actinomycetes saja Sedangkan Cyanobacteria berperan dalam transformasi batu-batuan menjadi tanah dan asam-asam yang terbentuk dalam proses metabolisme dapat melarutkan mineral-mineral bebatuan
Fungi berjumlah antara ratusan sampai ribuan per gram tanah Fungi berperan dalam meningkatkan struktur fisik tanah dan dekomposisi bahan-bahan organik kompleks dari jaringan tumbuhan seperti selulosa lignin dan pektin Contohnya Penicillium Mucor Rhizopus Fusarium Cladosporium Aspergillus dan Trichomonas Populasi alga lebih sedikit dibanding fungi dan bakteri Alga berperan dalam mengakumulasi bahan-bahan organik akibat aktivitas fotosintetik dan bila berasosiasi dengan fungi akan merombak bebatuan menjadi tanah Misalnya Chlorophyta (alga hijau) dan Chrysophyta (diatom) Rhizosfer merupakan tempat pertemuan antara tanah dengan akar tumbuhan Jumlah mikrobia di daerah perakaran lebih banyak dibanding tanah yang tidak terdapat perakaran karena di daerah perakaran terdapat nutrien-nutrien seperti asam amino dan vitamin yang disekresikan oleh jaringan akar
Tanah dapat menyuburkan dirinya sendiri karena keberadaan mikroba tanah Ungkapan ini tidak berlebihan apabila kita mengamati kehidupan mikroba di dalam tanah yang bermanfaat memperbaiki kesuburan tanah Saat ini sudah dikenali sekitar dua juta mikroba tanah Dari sekian mikroba yang ditemukan ada yang memiliki aktivitas pendukung kesuburan tanaman -- sebagai pelarut P pengikat N bebas penghasil faktor tumbuh perombak bahan organik Juga ada mikroba yang menghasilkan biopestisida perombak bahan kimia agro (pestisida) mikroba resisten logam berat (pengakumulasi dan pereduksi) mikroba perombak sianida dan mikroba agen denitrifikasi-nitrifikasi
Tanah adalah habitat yang sangat kaya akan keragaman mikroorganisme seperti bakteri aktinomicetes fungi protozoa alga dan virus Tanah-tanah pertanian yang subur mengandung lebih dari 100 juta mikroba per gram tanah Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroba-mikroba tersebut Sebagian besar mikroba tanah memiliki peranan yang menguntungan bagi pertanian Mikroba tanah antara lain berperan dalam mendegradasi limbah-limbah organik pertanian re-cycling hara tanaman fiksasi biologis
nitrogen dari udara pelarutan fosfat merangsang pertumbuhan tanaman biokontrol patogen tanaman membantu penyerapan unsur hara tanaman dan membentuk simbiosis menguntungan
Tiga unsur hara esensial bagi tanaman yaitu Nitrogen (N) fosfat (P) dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitas mikroba tanah Hara N sebenarnya tersedia melimpah di udara Kurang lebih 74 kandungan udara adalah N Namun N udara tidak dapat langsung diserap oleh tanaman Tidak ada satupun tanaman yang dapat menyerap N dari udara N harus difiksasiditambat oleh mikroba tanah dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dengan tanaman dan ada pula yang hidup bebas di sekitar perakaran tanaman
Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaan unsur hara tanaman adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K) Tanah-tanah yang lama diberi pupuk superfosfat (TSPSP 36) umumnya kandungan P-nya cukup tinggi (jenuh) Namun hara P ini sedikittidak tersedia bagi tanaman karena terikat pada mineral liat tanah yang sukar larut Di sinilah peranan mikroba pelarut P Mikroba ini akan melepaskan ikatan P dari mineral liat tanah dan menyediakannya bagi tanaman Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P antara lain Aspergillus sp Penicillium sp Zerowilia lipolitika Pseudomonas sp Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P umumnya juga berkemampuan tinggi dalam melarutkan K
Beberapa mikroba tanah juga mampu menghasilkan hormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserap oleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat atau lebih besar Kelompok mikroba yang mampu menghasilkan hormon tanaman antara lain Pseudomonas sp dan Azotobacter sp
Mikroba-mikroba tanah yang bermanfaat untuk melarutkan unsur hara membantu penyerapan unsur hara maupun merangsang pertumbuhan tanaman diformulasikan dalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagai biofertilizer untuk pertanian
Hasil-hasil temuan bioteknologi terbaru mikroba antagonis seperti penyakit tular tanah dapat diubah secara alamiah menjadi mikroba yang mempunyai kemampuan menyediakan unsurunsur hara bagi tanaman dan melawan penyakit karena berperan sebagai produser antibiotik alias dokter tanaman untuk penyakit tular tanah Mikroba tersebut diperoleh dengan cara isolasi dari alam yang kemudian
diperbanyak di laboratorium dan kemudian dapat dipakai sebagai bahan pupuk hayati
Misalnya Trichoderma dan Gliocladium kedua mikroba ini berperan pentiong dalam ketersediaan nutrisi tanaman dalam tanah Bio-aktifator yang berisi mikroba Trichoderma dan Gliocladium sangat bermanfaat bagi tanaman khususnya dalam proses
1 Mempercepat pematangan pupuk kandang dan meningkatkan kesuburan tanah
2 Meningkatkan ketegaran bibit tanaman3 Meningkatkan ketahanan tanaman terhadap
serangan penyakit layu (Fusarium sp) dan layu bakteri (pseukdomonas sp) serta penyakit busuk daun (Phytophthora sp) terutama pada tanaman tomat cabai kubis dan kentang
4 Mencegah terjadinya serangan penyakit rebah kecambah (Pythium sp) dan Rhizoctonia dan akar gada (Plasmodiophora sp) pada pesemaian
Fungsi Ekosistem Tanah
Respirasi Tanah
Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan (1) Jumlah CO2 yang dihasilkan dan (2) Jumlah O2 yang digunakan oleh mikroba tanah Pengukuran respirasi ini berkorelasi baik dengan peubah kesuburan tanah yang berkaitar dengan aktifitas mikroba seperti (1) Kandungan bahan organic (2) Transformasi N atau P (3) Hasil antara (4) pH dan (5) Rata-rata jumlah mikroorganisme (Andre 2010)
Respirasi tanah merupakan suatu proses yang terjadi karena adanya kehidupan mikrobia yang melakukan aktifitas hidup dan berkembang biak dalam suatu masa tanah Mikrobia dalam setiap aktifitasnya membutuhkan O2 atau mengeluarkan CO2 yang dijadikan dasar untuk pengukuran respirasi tanah Laju respirasi maksimum terjadi setelah beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia dalam tanah karena banyaknya populasi mikrobia mempengaruhi keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah (Ragil 2009)
Adapun cara penetapan tanah di laboratorium lebih disukai Prosedur di laboratorium meliputi penetapan pemakaian O2 atau jumlah CO2 yang dihasilkan dari sejumlah contoh tanah yang diinkubasi dalam keadaan yang diatur di laboratorium Dua macam inkubasi di laboratorium adalah 1) Inkubasi dalam keadaan yang stabil (steady-stato) 2) Keadaan yang berfluktuasi Untuk keadaan yang stabil kadar air temperatur kecepatan aerasi dan pengaturan ruangan harus dilakukan dengan sebaik mungkin
Peningkatan respirasi terjadi bila ada pembasahan dan pengeringan fluktuasi aerasi tanah selama inkubasi Oleh karena itu peningkatan respirasi dapat disebabkan oleh perubahan lingkungan yang luar biasa Hal ini bisa tidak mencerminkan keadaan aktivitas mikroba dalam keadaan lapang cara steady-stato telah digunakan untuk mempelajari
dekomposisi bahan organik dalam penelitian potensi aktivitas mikroba dalam tanah dan dalam perekembangan penelitian (Iswandi 1989)
Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi dan aktifitas mikroba tanah Metode respirasi tanah masih sering digunakan karena cukup peka konsisten sederhana dan tidak memerlukan alat yang canggih dan mahal Pengukuran respirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia Laju respirasi maksimum biasanya terjadi setelah beberapa hari atau beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
CO2 yang Dilepaskan Akar Tanaman
Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang di dalamnya terdapat akar tanaman dan berbagai macam mikroorganisme Mikroorganisme dalam tanah biasanya terkonsentrasi pada daerah sekitar perakaran karena akar mengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan eksudat Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalam penyerapan unsur hara yang terjadi di rizosfer Interaksi yang terjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-beda sehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikan harus dilakukan pada kondisi yang tepat Aktivitas mikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasi dan biomassa karbon mikroorganisme (C-organik) tanah (Annisa 2008)
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2 Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik
dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi asam amino untuk protein nukleotida untuk asam nukleat dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak sterol karotenoid pigmen flavonoid seperti antosianin dan senyawa aromatik tertentu lainnya seperti lignin
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Pembentukan Tanah
Tanah merupakan ldquotubuh-alamiahrdquo yang tersusun atas lapisan (horison tanah) yang beragam ketebalannya berbeda dengan bahan induk dalam hal sifat-sifat morfologi fisika kimia dan karakteristik mineraloginya Tanah terdiri dari partikel pecahan batuan yang telah diubah oleh proses kimia dan lingkungan yang meliputi pelapukan dan erosi Tanah berbeda dari batuan induknya karena interaksi antara hidrosfer atmosfer litosfer dan biosfer Ini adalah campuran dari konstituen mineral dan organik yang dalam keadaan padat gas dan air
Partikel tanah tampak longgar membentuk struktur tanah yang penuh dengan ruang pori Pori-pori mengandung larutan tanah (cair) dan udara (gas) Oleh karena itu tanah sering diperlakukan sebagai system Kebanyakan memiliki kepadatan antara 1 dan 2 g cm sup3
Tanah dapat berasal dari batuan induk (batuan beku batu sedimen tua batuan metamorfosa) yang melapuk atau dari bahan-bahan yang lebih lunak dan lepas seperti abu volkan bahan endapan baru dan lain-lain Melalui proses pelapukan permukaan batuan yang keras menjadi hancur dan berubah menjadi bahan lunak (longgar) yang disebut dengan regolit Selanjutnya melalui proses pembentukan tanah bagian atas regolit berubah menjadi tanah Proses pelapukan mencakup beberapa hal yaitu pelapukan secara fisik biologik-meknik dan kimia
Faktor pembentukan tanah atau pedogenesis adalah efek gabungan proses fisik kimia biologi dan antropogenik pada bahan induk tanah Genesis tanah melibatkan proses yang mengembangkan lapisan atau horizon dalam profil tanah Proses ini melibatkan penambahan kehilangan transformasi dan translokasi bahan yang membentuk tanah Mineral yang berasal dari batuan lapuk mengalami perubahan yang menyebabkan pembentukan mineral sekunder dan senyawa lainnya yang larut dalam air konstituen tersebut dipindahkan (translokasi) dari satu bagian tanah ke daerah lain oleh air dan aktivitas organisme Perubahan dan pergerakan material di dalam tanah menyebabkan terbentuknya horison tanah yang khas
Pelapukan batuan induk menghasilkan bahan induk tanah Contoh perkembangan tanah dari bahan induknya terjadi pada aliran lava baru-baru ini di wilayah hangat di bawah hujan lebat dan sangat sering Dalam iklim seperti itu tumbuhan sangat cepat berkembang pada lava basaltik meskipun kandungan bahan organiknya sangat sedikit Tumbuhan didukung oleh batuan yang porus yang
mengandung air dan unsure hara Akar tanaman tumbuh berkembang seringkali bersimbiosis dengan dengan mikoriza secara bertahap merimbak marterial lava dan bahan organik tanah akan terakumulasi
Lima faktor pembentuk tanah adalah bahan induk iklim regional topografi potensi biotik dan waktu
Bahan yang membentuk tanah disebut ldquobahan indukrdquo tanah Bahan ini meliputi lapukan batuan dasar primer bahan sekunder diangkut dari lokasi lain misalnya colluvium dan aluvium deposit yang sudah ada tetapi campuran atau diubah dengan cara lain - formasi tanah tua bahan organik termasuk gambut atau humus alpine dan bahan antropogenik seperti timbunan sampah atau tambang Beberapa tanah langsung dari pemecahan bebatuan yang mendasarinya mereka kembangkan di tempatnya tanah ini sering disebut tanah residu dan memiliki sifat kimia umum yang sama seperti batuan induknya
Kebanyakan tanah berasal dari bahan-bahan yang telah diangkut dari lokasi lain oleh angin air dan gravitasi Beberapa di antaranya telah mengalami perpindahan dari jarak yang jauh atau hanya beberapa meter Bahan yang tertiup angin disebut ldquoloessrdquo
Pelapukan merupakan tahap pertama dalam mengubah bahan induk menjadi bahan tanah Pada tanah yang terbentuk dari batuan dasar dapat terbentuk lapisan tebal bahan lapuk disebut saprolit Saprolit adalah hasil proses pelapukan yang meliputi hidrolisis (penggantian kation mineral dengan ion hidrogen) khelasi dari senyawa organik hidrasi (penyerapan air dengan mineral) solusi mineral dengan air dan proses fisik yang mencakup pembekuan dan pencairan atau pembasahan dan pengeringan Komposisi mineralogi dan kimia dari bahan batuan dasar utama ditambah sifat-sifat fisik termasuk ukuran butir dan derajat konsolidasi laju dan jenis pelapukan semuanya mempengaruhi sifat-sifat bahan tanah yang dihasilkannya
Proses pembentukan tanah diawali dari pelapukan batuan induknya pelapukan fisik dan pelapukan kimia Dari proses pelapukan ini batuan induk akan menjadi lebih lunak longgar dan berubah komposisinya Pada tahap ini batuan yang lapuk belum dikatakan sebagai tanah tetapi sebagai bahan induk tanah (regolith) karena masih menunjukkan struktur batuan induk Proses pelapukan terus berlangsung hingga akhirnya bahan induk tanah berubah menjadi tanah Proses pelapukan ini menjadi awal terbentuknya tanah Sehingga faktor yang mendorong pelapukan juga berperan dalam pembentukan tanah
Curah hujan dan sinar matahari berperan penting dalam proses pelapukan fisik kedua faktor tersebut merupakan komponen iklim Sehingga dapat disimpulkan bahwa salah satu faktor pembentuk tanah adalah iklim Ada beberapa faktor lain yang memengaruhi proses pembentukan tanah yaitu organisme bahan induk topografi dan waktu Faktor-faktor tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut
Profil Tanah
Secara ekologis tanah tersusun oleh tiga kelompok material yaitu material hidup (faktor biotik) berupa biota (jasad-jasad hayati) faktor abiotik berupa bahan organik faktor abiotik berupa pasir (sand) debu (silt) dan liat (clay) Umumnya sekitar 5 penyusun tanah berupa biomass (bioti dan abioti) berperan sangat penting karena mempengaruhi sifat kimia fisika dan biologi tanah
Ekologi tanah mempelajari hubungan antara biota tanah dan lingkungan serta hubungan antara lingkungan serta biota tanah Secara berkesinambungan hubungan ini dapat saling menguntungkan satu sama lain dan dapat pula merugikan satu sama lain
Organisme Tanah
Organisme tanah atau disebut juga biota tanah merupakan semua makhluk hidup baik hewan (fauna) maupun tumbuhan (flora) yang seluruh atau sebagian dari fase hidupnya berada dalam sistem tanah
bull Organisme tanah dapat menguntungkan petani karena
mereka memperbaiki kesuburan tanah dan dapat membantu ketersediaan hara bagi tanaman dan membantu pengendalian hama penyakit
bull Organisme tanah memerlukan makanan oksigen air dan habitat yang layak untuk tumbuh
bull Petani dapat memperkaya organisme tanah dengan jalan menyediakan penutup tanah organic yang cukup menambah bahan organik ke dalam tanah memelihara drainase tanah yang baik dan menghindari pengolahan tanah yang berlebihan
bull Di bawah permukaan tanah terdapat satu dunia lain yang penuh dengan jasad hidup atau organisme tanah Organisme tanah ini berfungsi sebegai tenaga kerja bagi para petani karena mereka membantu menyediakan ketersediaan hara yang dibutuhkan tanaman dan memperbaiki struktur tanah
Pengelompokan Organisme Tanah
Ada beberapa jenis organisme tanah diantaranya adalah 1 Pemecah bahan organik seperti slaters (spesies Isopoda)
tungau (mites) kumbang dan collembola yang memecah-mecah bahan organic yang besar menjadi bagian-bagian kecil
2 Pembusuk (decomposer) bahan organik seperti jamur dan bakteri yang memecahkan bahan-bahan cellular
3 Organisme bersimbiosis hidup padadi dalam akar tanaman dan membantu tanaman untuk mendapatkan hara dari dalam tanah Mycorrhiza bersimbiosis dengan tanaman dan membantu tanaman untuk mendapatkan hara posfor sedangkan rhizobium membantu tanaman untuk mendapatkan nitrogen
4 Pengikat hara yang hidup bebas seperti alga dan azotobakter mengikat hara di dalam tanah
5 Pembangun struktur tanah seperti akar tanaman cacing tanah ulat-ulat dan jamur semuanya membantu mengikat partikel-partikel tanah sehingga struktur tanah menjadi stabil dan tahan terhadap erosi
6 Patogen seperti jenis jamur tertentu bakteri dan nematoda dapat menyerang jaringan tanaman
7 Predator atau pemangsa termasuk protozoa nematoda parasite dan jenis jamur tertentu semuanya memangsa organisme tanah yang lain sebsagai sumber makanan mereka
8 Occupant penghuni adalah jenis organisme tanah yang menggunakan tanah sebagai tempat tinggal sementara pada tahap siklus hidup tertentu seperti ulat (larvae) dan telur cacing
Klasifikasi organism tanah
Micro-organisme Microflora lt5 microm BacteriaFungi
Microfauna lt100 microm ProtozoaNematodes
Macro-organisme
Meso-organisms
100 microm - 2 mm
SpringtailsMites
Macro-organisms
2 - 20 mm EarthwormsMillipedesWoodliceSnails and slugs
Tumbuhan Algae 10 microm
Roots gt 10 microm
Catatan Partikel liat lebih kecil dari 2 micromSumber Swift Heal and Anderson 1979
Berdasarkan peranannya organisme tanah dibagi menjadi tiga kelompok yaitu (a) organisme yang menguntungkan bagi pertumbuhan dan perkembangan tanaman (b) organisme yang merugikan tanaman dan (c) organisme yang tidak menguntungkan dan tidak merugikan Contoh organisme tanah yang menguntungkan
1 Organisme tanah yang dapat menyumbangkan nitrogen ke tanah dan tanaman yaitu bakteri
pemfiksasi nitrogen (Rhizobium Azosphirillum Azotobacter dll)
2 Organisme tanah yang dapat melarutkan fosfat yaitu bakteri pelarut fosfat (Pseudomonas) dan fungi pelarut fosfat
3 Organisme tanah yang dapat meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman yaitu cacing tanah
Salah satu organisme tanah yang umum dijumpai adalah cacing tanah Cacing tanah mempunyai arti penting bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan memper-tahankan struktur tanah agar tetap gembur Biota tanah lain yang umum dijumpai adalah Arthropoda Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung
Aktivitas biota tanah dapat meningkatkan kesuburan tanah Aktivitas biota tanah dapat diukur dengan mengukur besar respirasi di dalam tanah Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untak kegiatan kehidupan seperti sintesis (anabolisme) gerak pertumbuhan
Pentingnya Organisme Tanah
Beberapa fungsi penting dari organism tanah (biota) adalah
Fungsi-fungsi Organisme yang terlibat Memelihara struktur tanah
Bioturbating invertebrates and plant roots mycorrhizae and some other micro-organisms
Regulasi proses hidrologis
Most bioturbating invertebrates and plant roots
Pertukaran gas dan sequestration karbon (akumulasi dalam tanah)
Mostly micro-organisms and plant roots some C protected in large compact biogenic invertebrate aggregates
Detoksifikasi tanah Mostly micro-organisms Siklus unsure hara Mostly micro-organisms and plant roots
some soil- and litter-feeding invertebrates Dekomposisi bahan organic
Various saprophytic and litter-feeding invertebrates (detritivores) fungi bacteria actinomycetes and other micro-organisms
Mengendalikan gangguan hama-parasit-penyakit
Plants mycorrhizae and other fungi nematodes bacteria and various other micro-organisms collembolan earthworms various predators
Sumber makanan dan obat-obatan
Plant roots various insects (crickets beetle larvae ants termites) earthworms vertebrates micro-organisms and their by-products
Hubungan Symbiotic dan asymbiotic dengan tanaman dan akarnya
Rhizobia mycorrhizae actinomycetes diazotrophic bacteria and various other rhizosphere micro-organisms ants
Mengontrol pertumbuhan tanaman (positive dan negative)
Direct effects plant roots rhizobia mycorrhizae actinomycetes pathogens phytoparasitic nematodes rhizophagous insects plant-growth promoting rhizosphere micro-organisms biocontrol agents Indirect effects most soil biota
Mikroba tanah sangat penting bagi pertumbuhan tanaman Mereka memperbanyak diri dan aktif membantu penyediaan unsure hara bagi tanaman melalui proses simbiosis dengan jalan melepaskan unsur hara yang ldquoterikatrdquo menjadi bentuk yang tersedia bagi akar tanaman Mikroba tanah ini juga mempunyai peran aktif melindungi tanaman melawan penyakit ldquosoil-borne diseasesrdquo
Pentingnya organism tanah (Sumber httpxtekhaabiotekhcomnutri_cyclehtm duiakses
2762011)
Mendaur ulang bahan organik tanahOrganisme tanah mendaur ulang (recycle) bahan
organik dengan cara memakan bahan tanaman dan hewan yang mati kotoran hewan dan organisme tanah yang lain Mereka memecah bahan organik menjadi bagian-bagian yang lebih kecil sehingga dapat dibusukkan oleh jasad renik seperti jamur dan bakteri Ketika mereka memakan bahan organik sisa makanan dan kotoran mereka dapat membantu perbaikan struktur dan kesuburan tanah
Decomposition of organic matter is largely a biological process that occurs naturally Its speed is determined by three major factors soil organisms the physical environment and the quality of the organic matter (Brussaard 1994) In the decomposition process different products are released carbon dioxide (CO2) energy water plant nutrients and resynthesized organic carbon compounds Successive decomposition of dead material and modified organic matter results in the formation of a more complex organic matter called humus This process is called
humification Humus affects soil properties As it slowly decomposes it colours the soil darker increases soil aggregation and aggregate stability increases the CEC (the ability to attract and retain nutrients) and contributes N P and other nutrients
Siklus bahan organic tanah (Sumber httpwwwfaoorgdocrep009a0100ea0100e00gif
diunduh 2742011)
Organisme tanah membantu meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman Ketika organisme tanah memakan bahan organik atau
makanan yang lain sebagian hara yang tersedia disimpan didalam tubuh mereka dan hara yang tidak diperlukan dikeluarkan didalam kotoran mereka (sebagai contoh phosphor dan nitrogen) Hara di dalam kotoran orgnisma tanah ini dapat diserap oleh akar tanaman
Sebagian organisme tanah membina hubungan simbiosis dengan akar tanaman dan dapat membantu akar tanaman menyerap lebih banyak unsur hara dibandingkan kalau tidak ada kerjasama dengan organisme tanah Sebagai contoh adalah mycorrhiza yang membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak posfor sedangkan rhizobia membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak nitrogen
Organisme tanah memperbaiki struktur tanah
Bahan sekresi dari organisme tanah dapat mengikat partikel-partikel tanah menjadi agregate yang lebih besar Contohnya bakteri mengeluarkan kotoran yang berbentuk dan bersifat seperti perekat (organic gum) Jamur-jamuran memproduksi bahan berupa benang-benang halus yang disebut hifa Zat perekat dari bakteri dan hifa jamur dapat mengikat partikel-partikel tanah secara kuat sehingga agregate tanah yang besar pun tidak mudah pecah walaupun basah Agregate tanah yang besar tersebut dapat menyimpan air tanah dalam pori-pori halus di antara partikel-partikel tanah untuk digunakan oleh tanaman Dalam keadaan air berlebihan air dapat dengan mudah mengalir keluar melalui pori-pori besar diantara agregatendashagregate tanah yang besar
Organisme tanah yang lebih besar dapat memperbaiki struktur tanah dengan cara membuat saluran-saluran (lubang-lubang) di dalam tanah (contohnya lubang cacing) dan membantu mengaduk-aduk dan mencampur baurkan partikel-partikel tanah sehingga aerasi (aliran udara) tanah menjadi lebih baik Pembuatan saluran-saluran dan lubang-lubang ini memperbaiki infiltrasi dan pergerakan air didalam tanah serta drainase
Struktur tanah (Sumber httpwwwnanikal-unibnet201102struktur-tanah hellip diunduh 2652011)
Soil organisms are responsible for soil structure Biologically created structure improves water holding capacity equally preventing leaching of nutrients as the nutrients are bound in the bodies of the organisms Chemical fertiliser to the contrary is highly water soluble and leaches very easily Soils with a healthy micro biological population prevent soil erosion Soil particles are glued together in a porous granule structures micro-aggregate so even heavy rainfall can not displace them
Genesis struktur tanah (Sumber httpghortnlimagesthumbskorrelstructjpg)
Organisme tanah dapat membantu mengendalikan gangguan hama dan penyakit Organisme tanah yang memakan organisme lain yang
lebih kecil dapat menekan serangan hama penyakit dengan cara mengontrol jenis dan jumlah organisme di dalam tanah
Pengelolaan lahan pertanian yang dapat memperkaya organisme tanah Ada beberapa cara yang dapat dilakukan para petani
untuk meningkatkan kegiatan organisme tanah di lahan mereka diantaranya adalah
Menyediakan makanan
Petani dapat menyediakan bahan makanan untuk organisme tanah dengan cara memelihara tanaman penutup tanah dan menambah bahan organik seperti mulsa kompos merang pupuk hijau dan pupuk kandang ke dalam tanah yang mereka kelola
Bahan organic menjadi makanan organism tanah (Sumber http2bpblogspotcom_AJnRBYfjyYoTS0F2qc0SmIAAAAAAA
ACdYqXqR9vs5_sUs1600soil-lifejpg diunduh 2352011)
Menyediakan cukup oksigen (aerasi tanah yang baik)
Seperti mahluk hidup yang lain organisme tanah membutuhkan cukup oksigen untuk hidup Petani dapat menjamin ketersediaan oksigen yang cukup untuk organisme tanah dengan cara mencegah pemadatan tanah Pemadatan tanah dapat mengurangi pori-pori tanah sehingga ketersedian udara menjadi lebih sedikit Pemadatan tanah dapat terjadi apabila tanah diinjak-injak oleh hewan dan manusia atau dilalui mesin-mesin berat secara berlebihan (trampling) terutama pada saat tanah sedang basah
Menyediakan air
Organisme tanah juga membutuhkan air dalam jumlah tertentu Tetapi kalau terlalu banyak air (dalam tanah yang jenuh) mereka bisa mati karena kekurangan oksigen Petani dapat mengatur ketersediaan air didalam tanah dengan cara memperbaiki struktur tanah Aggergate tanah yang lebih besar dapat menyimpan air di dalam pori-pori halus dan dapat mengeluarkan kelebihan air melalui pori-pori besar Drainase yang cukup di lahan yang banjir juga dapat memperbaiki kondisi tanah untuk habitat organisme tanah
Melindungi habitat biota Petani dapat mendukung kehidupan organisme tanah
dengan cara melindungi habitat mereka Pemeliharaan tanaman penutup tanah adalah cara yang terbaik untuk melindungi habitat organisme tanah dari bahaya kekeringan Penggunaan mulsa juga dapat melindungi habitat mereka Penggunaan mulsa organik dapat juga berfungsi sebagai sumber makanan bagi organisme tanah Musa plastik dapat mengurangi resiko penyakit dan hama tertentu karena mulsa tersebut cenderung meningkatkan suhu permukaan tanah dan dapat menghambat pergerakan hama dari tanah ke tanaman Tetapi mulsa plastik tidak dapat meningkatkan bahan organik tanah sehingga pendauran ulang unsur hara tidak terjadi Cara yang lain adalah dengan pengolahan tanah yang tepat guna Pengolahan tanah yang berlebihan dapat merusak pori-pori tanah dimana organisme tanah hidup
Cacing Tanah
Cacing tanah dalam berbagai hal mempunyai arti penting misalnya bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur sebab kotoran cacing tanah yang bercampur dengan tanah telah siap untuk diserap akar tumbuh-tumbuhan Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Lubang-lubang yang dibuat oleh cacing tanah meningkatkan konsentrasi udara dalam tanah Disamping itu pada saat musim hujan lubang tersebut akan melipatgandakan kemampuan tanah menyerap air Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan mempertahankan struktur tanah agar tetap gembur
Cacing ini hidup didalam liang tanah yang lembab subur dan suhunya tidak terlalu dingin Untuk pertumbuhannya yang baik cacing ini memerlukan tanah yang sedikit asam
sampai netral atau pH 6-72 Kulit cacing tanah memerlukan kelembabancukup tinggi agar dapat berfungsi normal dan tidak rusak yaitu berkisar 15 - 30 Suhu yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan antara 15oC-25oC (Anonimous 2010b)
Faktor-faktor yang mempengaruhi ekologis cacing tanah meliputi (a) kemasaman (pH) tanah (b) kelengasan tanah (c) temperatur (d) aerasi dan CO2 (e) bahan organik (f) jenis tanah dan (g) suplai nutrisi (Hanafiah dkk 2007) Sebanyak 85 dari berat tubuh cacing tanah berupa air sehingga sangatlah penting untuk menjaga media pemeliharaan tetap lembab (kelembaban optimum berkisar antara 15 - 30 ) Tubuh cacing mempunyai mekanisme untuk menjaga keseimbangan air dengan mempertahankan kelembaban di permukan tubuh dan mencegah kehilangan air yang berlebihan Cacing yang terdehidrasi akan kehilangan sebagian besar berat tubuhnya dan tetap hidup walaupun kehilangan 70 - 75 kandungan air tubuh Kekeringan yang berkepanjangan memaksa cacing tanah untuk bermigrasi ke lingkungan yang lebih cocok Kelembaban sangat diperlukan untuk menjaga agar kulit cacing tanah berfungsi normal Bila udara terlalu kering akan merusak keadaan kulit Untuk menghindarinya cacing tanah segera masuk kedalam lubang dalam tanah berhenti mencari makan dan akhirnya akan mati Bila kelembaban terlalu tinggi atau terlalu banyak air cacing tanah segera lari untuk mencari tempat yang pertukaran udaranya (aerasinya) baik Hal ini terjadi karena cacing tanah mengambil oksigen dari udara bebas untuk pernafasannya melalui kulit Kelembaban yang baik untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan cacing tanah adalah antara 15 sampai 30 (Anonimous 2010a)
Cacing tanah keluar permukaan hanya pada saat-saat tertentu Pada siang hari cacing tanah tidak pernah keluar kepermukaan tanah kecuali jika saat itu terjadi hujan yang cukup menggenangi liangnya Cacing tanah takut keluar pada siang hari karena tidak kuat terpapar panas matahari terlalu lama Pemanasan yang terlalu lama menyebabkan banyak cairan tubuhnya yang akan menguap Cairan tubuh cacing tanah penting untuk menjaga tekanan osmotik koloidal tubuh dan bahan membuat lendir Lendir yang melapisi permukaan tubuh salah satunya berfungsi memudahkan proses difusi udara melalui permukaan kulit Cacing tanah akan keluar terutama pada pagi hari sesudah hujan Hal ini dilakukan karena sesaat setelah hujan biasanya liang mereka terendam air sehingga aerasi dalam liang tidak bagus sehingga mereka keluar dalam rangka menghindari keadaan kesulitan bernafas dalam liang Cacing tanah juga tidak kuat bila terendam air
terlalu lama sehingga cendrung menghindar dari genangan air yang dalam Dalam keadaan normal mereka akan pergi kepermukaan tanah pada malam hari Pada malam suhu udara tidak panas dan kelembaban udara tinggi sehingga cacing tanah bisa bebas keluar untuk beraktivitas Dalam keadaan terlalu dingin atau sangat kering cacing tanah segera masuk kedalam liang beberapa cacing sering terdapat meligkar bersama-sama dengan diatasnya terdapat lapisan tanah yang bercampur dengan lendir Lendir dalam hal ini berfungsi sebagai isolator yang mempertahankan suhu tubuh cacing tanah agar tidak terlalu jauh terpengaruh oleh suhu lingkungan Posisi melingkar dalam liang memperkecil kontak kulit dengan udara sehingga memperkecil pengaruh dari suhu udara luar (Anonimous 2010c)
Peranan Cacing Pada Perubahan Sifat Fisik TanahAktivitas cacing tanah yang mempengaruhi struktur
tanah meliputi (1) pencernaan tanah perombakan bahan organik pengadukannya dengan tanah dan produksi kotorannya yang diletakkan dipermukaan atau di dalam tanah (2) penggalian tanah dan transportasi tanah bawah ke atas atau sebaliknya (3) selama proses (1) dan (2) juga terjadi pembentukan agregat tanah tahan air perbaikan status aerase tanah dan daya tahan memegang air (Hanafiah dkk 2007)
Cacing penghancur serasah (epigeic) merupakan kelompok cacing yang hidup di lapisan serasah yang letaknya di atas permukaan tanah tubuhnya berwarna gelap tugasnya menghancurkan seresah sehingga ukurannya menjadi lebih kecil Cacing penggali tanah (anecic dan endogeic) merupakan cacing jenis penggali tanah yang hidup aktif dalam tanah walaupun makanannya berupa bahan organik di permukaan tanah dan ada pula dari akar-akar yang mati di dalam tanah Kelompok cacing ini berperanan penting dalam mencampur serasah yang ada di atas tanah dengan tanah lapisan bawah dan meninggalkan liang dalam tanah Kelompok cacing ini membuang kotorannya dalam tanah atau di atas permukaan tanah Kotoran cacing ini lebih kaya akan karbon (C) dan hara lainnya dari pada tanah sekitarnya (Hairiah dkk 1986)
Cacing mampu menggali lubang di sekitar permukaan tanah sampai kedalaman dua meter dan aktivitasnya meningkatkan kadar oksigen tanah sampai 30 persen memperbesar pori-pori tanah memudahkan pergerakan akar tanaman serta meningkatkan kemampuan tanah untuk menyerap dan menyimpan air Zat-zat organik dan fraksi liat yang dihasilkan cacing bisa memperbaiki daya ikat antar partikel tanah sehingga menekan terjadinya proses pengikisanerosi hingga 40 persen (Kartini 2008)
Arthropoda Tanah Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan
jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung (Hanafiah dkk 2007)
Arthropoda adalah filum yang paling besar dalam dunia hewan dan mencakup serangga laba-laba udang lipan dan hewan sejenis lainnya Arthropoda adalah nama lain hewan berbuku-buku Empat dari lima bagian (yang hidup hari ini) dari spesies hewan adalah arthropoda dengan jumlah di atas satu juta spesies modern yang ditemukan dan rekor fosil yang mencapai awal Cambrian Arthropoda biasa ditemukan di laut air tawar darat dan lingkungan udara serta termasuk berbagai bentuk simbiotis dan parasit Hampir dari 90 dari seluruh jenis hewan yang diketahui orang adalah Arthropoda Arthropoda dianggap berkerabat dekat dengan Annelida contohnya adalah Peripetus di Afrika Selatan (Anonimous 2010d)
Keanekaragaman jenis arthropoda tanah secara meruang-mewaktu berhubungan dengan keadaan faktor lingkungan abiotik pada setiap komunitas tumbuhan yaitu ketebalan serasah kandungan bahan organik pH tanah dan suhu udara (Subahar dan Adianto 2008)
Mikroba Tanah
Di tanah terdapat milyaran mikrobia misalnya bakteri fungi alga protozoa dan virus Tanah merupakan lingkungan hidup yang amat kompleks Kotoran dan jasad hewan serta jaringan tumbuhan akan terkubur dalam tanah Semuanya memberi konstribusi dalam menyuburkan tanah Proses penyuburan tanah ini dibantu oleh mikrobia Tanpa mikrobia semua jasad tidak akan hancur Salut untuk mikrobia tanah yang mampu menyeimbangkan kelangsungan hidup di bumi Jumlah dan jenis mikrobia dalam tanah bergantung pada jumlah dan jenis kelembaban tingkat aerasi suhu pH dan pengolahan dapat menambah jumlah mikrobia tanah
Mikrobia tanah berupa bakteri melalui metode hitungan mikroskopik langsung berjumlah milyaran setiap gram tanah sedangkan hitungan agar cawan diperoleh jutaan Bakteri umumnya bersifat heterotrof Contohnya Actinomycetes yang
mencakup jenis-jenis Nocardia Streptomyces dan Micromonospora Organisme ini yang menyebabkan bau khas tanah Actinomycetes berperan menambah kesuburan tanah dengan mengurai senyawa-senyawa kompleks dan mampu membentuk senyawa antibiotik namun jumlahnya sedikit Antibiotik ini terdapat di sekitar sel-sel Actinomycetes saja Sedangkan Cyanobacteria berperan dalam transformasi batu-batuan menjadi tanah dan asam-asam yang terbentuk dalam proses metabolisme dapat melarutkan mineral-mineral bebatuan
Fungi berjumlah antara ratusan sampai ribuan per gram tanah Fungi berperan dalam meningkatkan struktur fisik tanah dan dekomposisi bahan-bahan organik kompleks dari jaringan tumbuhan seperti selulosa lignin dan pektin Contohnya Penicillium Mucor Rhizopus Fusarium Cladosporium Aspergillus dan Trichomonas Populasi alga lebih sedikit dibanding fungi dan bakteri Alga berperan dalam mengakumulasi bahan-bahan organik akibat aktivitas fotosintetik dan bila berasosiasi dengan fungi akan merombak bebatuan menjadi tanah Misalnya Chlorophyta (alga hijau) dan Chrysophyta (diatom) Rhizosfer merupakan tempat pertemuan antara tanah dengan akar tumbuhan Jumlah mikrobia di daerah perakaran lebih banyak dibanding tanah yang tidak terdapat perakaran karena di daerah perakaran terdapat nutrien-nutrien seperti asam amino dan vitamin yang disekresikan oleh jaringan akar
Tanah dapat menyuburkan dirinya sendiri karena keberadaan mikroba tanah Ungkapan ini tidak berlebihan apabila kita mengamati kehidupan mikroba di dalam tanah yang bermanfaat memperbaiki kesuburan tanah Saat ini sudah dikenali sekitar dua juta mikroba tanah Dari sekian mikroba yang ditemukan ada yang memiliki aktivitas pendukung kesuburan tanaman -- sebagai pelarut P pengikat N bebas penghasil faktor tumbuh perombak bahan organik Juga ada mikroba yang menghasilkan biopestisida perombak bahan kimia agro (pestisida) mikroba resisten logam berat (pengakumulasi dan pereduksi) mikroba perombak sianida dan mikroba agen denitrifikasi-nitrifikasi
Tanah adalah habitat yang sangat kaya akan keragaman mikroorganisme seperti bakteri aktinomicetes fungi protozoa alga dan virus Tanah-tanah pertanian yang subur mengandung lebih dari 100 juta mikroba per gram tanah Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroba-mikroba tersebut Sebagian besar mikroba tanah memiliki peranan yang menguntungan bagi pertanian Mikroba tanah antara lain berperan dalam mendegradasi limbah-limbah organik pertanian re-cycling hara tanaman fiksasi biologis
nitrogen dari udara pelarutan fosfat merangsang pertumbuhan tanaman biokontrol patogen tanaman membantu penyerapan unsur hara tanaman dan membentuk simbiosis menguntungan
Tiga unsur hara esensial bagi tanaman yaitu Nitrogen (N) fosfat (P) dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitas mikroba tanah Hara N sebenarnya tersedia melimpah di udara Kurang lebih 74 kandungan udara adalah N Namun N udara tidak dapat langsung diserap oleh tanaman Tidak ada satupun tanaman yang dapat menyerap N dari udara N harus difiksasiditambat oleh mikroba tanah dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dengan tanaman dan ada pula yang hidup bebas di sekitar perakaran tanaman
Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaan unsur hara tanaman adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K) Tanah-tanah yang lama diberi pupuk superfosfat (TSPSP 36) umumnya kandungan P-nya cukup tinggi (jenuh) Namun hara P ini sedikittidak tersedia bagi tanaman karena terikat pada mineral liat tanah yang sukar larut Di sinilah peranan mikroba pelarut P Mikroba ini akan melepaskan ikatan P dari mineral liat tanah dan menyediakannya bagi tanaman Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P antara lain Aspergillus sp Penicillium sp Zerowilia lipolitika Pseudomonas sp Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P umumnya juga berkemampuan tinggi dalam melarutkan K
Beberapa mikroba tanah juga mampu menghasilkan hormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserap oleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat atau lebih besar Kelompok mikroba yang mampu menghasilkan hormon tanaman antara lain Pseudomonas sp dan Azotobacter sp
Mikroba-mikroba tanah yang bermanfaat untuk melarutkan unsur hara membantu penyerapan unsur hara maupun merangsang pertumbuhan tanaman diformulasikan dalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagai biofertilizer untuk pertanian
Hasil-hasil temuan bioteknologi terbaru mikroba antagonis seperti penyakit tular tanah dapat diubah secara alamiah menjadi mikroba yang mempunyai kemampuan menyediakan unsurunsur hara bagi tanaman dan melawan penyakit karena berperan sebagai produser antibiotik alias dokter tanaman untuk penyakit tular tanah Mikroba tersebut diperoleh dengan cara isolasi dari alam yang kemudian
diperbanyak di laboratorium dan kemudian dapat dipakai sebagai bahan pupuk hayati
Misalnya Trichoderma dan Gliocladium kedua mikroba ini berperan pentiong dalam ketersediaan nutrisi tanaman dalam tanah Bio-aktifator yang berisi mikroba Trichoderma dan Gliocladium sangat bermanfaat bagi tanaman khususnya dalam proses
1 Mempercepat pematangan pupuk kandang dan meningkatkan kesuburan tanah
2 Meningkatkan ketegaran bibit tanaman3 Meningkatkan ketahanan tanaman terhadap
serangan penyakit layu (Fusarium sp) dan layu bakteri (pseukdomonas sp) serta penyakit busuk daun (Phytophthora sp) terutama pada tanaman tomat cabai kubis dan kentang
4 Mencegah terjadinya serangan penyakit rebah kecambah (Pythium sp) dan Rhizoctonia dan akar gada (Plasmodiophora sp) pada pesemaian
Fungsi Ekosistem Tanah
Respirasi Tanah
Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan (1) Jumlah CO2 yang dihasilkan dan (2) Jumlah O2 yang digunakan oleh mikroba tanah Pengukuran respirasi ini berkorelasi baik dengan peubah kesuburan tanah yang berkaitar dengan aktifitas mikroba seperti (1) Kandungan bahan organic (2) Transformasi N atau P (3) Hasil antara (4) pH dan (5) Rata-rata jumlah mikroorganisme (Andre 2010)
Respirasi tanah merupakan suatu proses yang terjadi karena adanya kehidupan mikrobia yang melakukan aktifitas hidup dan berkembang biak dalam suatu masa tanah Mikrobia dalam setiap aktifitasnya membutuhkan O2 atau mengeluarkan CO2 yang dijadikan dasar untuk pengukuran respirasi tanah Laju respirasi maksimum terjadi setelah beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia dalam tanah karena banyaknya populasi mikrobia mempengaruhi keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah (Ragil 2009)
Adapun cara penetapan tanah di laboratorium lebih disukai Prosedur di laboratorium meliputi penetapan pemakaian O2 atau jumlah CO2 yang dihasilkan dari sejumlah contoh tanah yang diinkubasi dalam keadaan yang diatur di laboratorium Dua macam inkubasi di laboratorium adalah 1) Inkubasi dalam keadaan yang stabil (steady-stato) 2) Keadaan yang berfluktuasi Untuk keadaan yang stabil kadar air temperatur kecepatan aerasi dan pengaturan ruangan harus dilakukan dengan sebaik mungkin
Peningkatan respirasi terjadi bila ada pembasahan dan pengeringan fluktuasi aerasi tanah selama inkubasi Oleh karena itu peningkatan respirasi dapat disebabkan oleh perubahan lingkungan yang luar biasa Hal ini bisa tidak mencerminkan keadaan aktivitas mikroba dalam keadaan lapang cara steady-stato telah digunakan untuk mempelajari
dekomposisi bahan organik dalam penelitian potensi aktivitas mikroba dalam tanah dan dalam perekembangan penelitian (Iswandi 1989)
Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi dan aktifitas mikroba tanah Metode respirasi tanah masih sering digunakan karena cukup peka konsisten sederhana dan tidak memerlukan alat yang canggih dan mahal Pengukuran respirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia Laju respirasi maksimum biasanya terjadi setelah beberapa hari atau beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
CO2 yang Dilepaskan Akar Tanaman
Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang di dalamnya terdapat akar tanaman dan berbagai macam mikroorganisme Mikroorganisme dalam tanah biasanya terkonsentrasi pada daerah sekitar perakaran karena akar mengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan eksudat Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalam penyerapan unsur hara yang terjadi di rizosfer Interaksi yang terjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-beda sehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikan harus dilakukan pada kondisi yang tepat Aktivitas mikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasi dan biomassa karbon mikroorganisme (C-organik) tanah (Annisa 2008)
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2 Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik
dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi asam amino untuk protein nukleotida untuk asam nukleat dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak sterol karotenoid pigmen flavonoid seperti antosianin dan senyawa aromatik tertentu lainnya seperti lignin
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
mengandung air dan unsure hara Akar tanaman tumbuh berkembang seringkali bersimbiosis dengan dengan mikoriza secara bertahap merimbak marterial lava dan bahan organik tanah akan terakumulasi
Lima faktor pembentuk tanah adalah bahan induk iklim regional topografi potensi biotik dan waktu
Bahan yang membentuk tanah disebut ldquobahan indukrdquo tanah Bahan ini meliputi lapukan batuan dasar primer bahan sekunder diangkut dari lokasi lain misalnya colluvium dan aluvium deposit yang sudah ada tetapi campuran atau diubah dengan cara lain - formasi tanah tua bahan organik termasuk gambut atau humus alpine dan bahan antropogenik seperti timbunan sampah atau tambang Beberapa tanah langsung dari pemecahan bebatuan yang mendasarinya mereka kembangkan di tempatnya tanah ini sering disebut tanah residu dan memiliki sifat kimia umum yang sama seperti batuan induknya
Kebanyakan tanah berasal dari bahan-bahan yang telah diangkut dari lokasi lain oleh angin air dan gravitasi Beberapa di antaranya telah mengalami perpindahan dari jarak yang jauh atau hanya beberapa meter Bahan yang tertiup angin disebut ldquoloessrdquo
Pelapukan merupakan tahap pertama dalam mengubah bahan induk menjadi bahan tanah Pada tanah yang terbentuk dari batuan dasar dapat terbentuk lapisan tebal bahan lapuk disebut saprolit Saprolit adalah hasil proses pelapukan yang meliputi hidrolisis (penggantian kation mineral dengan ion hidrogen) khelasi dari senyawa organik hidrasi (penyerapan air dengan mineral) solusi mineral dengan air dan proses fisik yang mencakup pembekuan dan pencairan atau pembasahan dan pengeringan Komposisi mineralogi dan kimia dari bahan batuan dasar utama ditambah sifat-sifat fisik termasuk ukuran butir dan derajat konsolidasi laju dan jenis pelapukan semuanya mempengaruhi sifat-sifat bahan tanah yang dihasilkannya
Proses pembentukan tanah diawali dari pelapukan batuan induknya pelapukan fisik dan pelapukan kimia Dari proses pelapukan ini batuan induk akan menjadi lebih lunak longgar dan berubah komposisinya Pada tahap ini batuan yang lapuk belum dikatakan sebagai tanah tetapi sebagai bahan induk tanah (regolith) karena masih menunjukkan struktur batuan induk Proses pelapukan terus berlangsung hingga akhirnya bahan induk tanah berubah menjadi tanah Proses pelapukan ini menjadi awal terbentuknya tanah Sehingga faktor yang mendorong pelapukan juga berperan dalam pembentukan tanah
Curah hujan dan sinar matahari berperan penting dalam proses pelapukan fisik kedua faktor tersebut merupakan komponen iklim Sehingga dapat disimpulkan bahwa salah satu faktor pembentuk tanah adalah iklim Ada beberapa faktor lain yang memengaruhi proses pembentukan tanah yaitu organisme bahan induk topografi dan waktu Faktor-faktor tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut
Profil Tanah
Secara ekologis tanah tersusun oleh tiga kelompok material yaitu material hidup (faktor biotik) berupa biota (jasad-jasad hayati) faktor abiotik berupa bahan organik faktor abiotik berupa pasir (sand) debu (silt) dan liat (clay) Umumnya sekitar 5 penyusun tanah berupa biomass (bioti dan abioti) berperan sangat penting karena mempengaruhi sifat kimia fisika dan biologi tanah
Ekologi tanah mempelajari hubungan antara biota tanah dan lingkungan serta hubungan antara lingkungan serta biota tanah Secara berkesinambungan hubungan ini dapat saling menguntungkan satu sama lain dan dapat pula merugikan satu sama lain
Organisme Tanah
Organisme tanah atau disebut juga biota tanah merupakan semua makhluk hidup baik hewan (fauna) maupun tumbuhan (flora) yang seluruh atau sebagian dari fase hidupnya berada dalam sistem tanah
bull Organisme tanah dapat menguntungkan petani karena
mereka memperbaiki kesuburan tanah dan dapat membantu ketersediaan hara bagi tanaman dan membantu pengendalian hama penyakit
bull Organisme tanah memerlukan makanan oksigen air dan habitat yang layak untuk tumbuh
bull Petani dapat memperkaya organisme tanah dengan jalan menyediakan penutup tanah organic yang cukup menambah bahan organik ke dalam tanah memelihara drainase tanah yang baik dan menghindari pengolahan tanah yang berlebihan
bull Di bawah permukaan tanah terdapat satu dunia lain yang penuh dengan jasad hidup atau organisme tanah Organisme tanah ini berfungsi sebegai tenaga kerja bagi para petani karena mereka membantu menyediakan ketersediaan hara yang dibutuhkan tanaman dan memperbaiki struktur tanah
Pengelompokan Organisme Tanah
Ada beberapa jenis organisme tanah diantaranya adalah 1 Pemecah bahan organik seperti slaters (spesies Isopoda)
tungau (mites) kumbang dan collembola yang memecah-mecah bahan organic yang besar menjadi bagian-bagian kecil
2 Pembusuk (decomposer) bahan organik seperti jamur dan bakteri yang memecahkan bahan-bahan cellular
3 Organisme bersimbiosis hidup padadi dalam akar tanaman dan membantu tanaman untuk mendapatkan hara dari dalam tanah Mycorrhiza bersimbiosis dengan tanaman dan membantu tanaman untuk mendapatkan hara posfor sedangkan rhizobium membantu tanaman untuk mendapatkan nitrogen
4 Pengikat hara yang hidup bebas seperti alga dan azotobakter mengikat hara di dalam tanah
5 Pembangun struktur tanah seperti akar tanaman cacing tanah ulat-ulat dan jamur semuanya membantu mengikat partikel-partikel tanah sehingga struktur tanah menjadi stabil dan tahan terhadap erosi
6 Patogen seperti jenis jamur tertentu bakteri dan nematoda dapat menyerang jaringan tanaman
7 Predator atau pemangsa termasuk protozoa nematoda parasite dan jenis jamur tertentu semuanya memangsa organisme tanah yang lain sebsagai sumber makanan mereka
8 Occupant penghuni adalah jenis organisme tanah yang menggunakan tanah sebagai tempat tinggal sementara pada tahap siklus hidup tertentu seperti ulat (larvae) dan telur cacing
Klasifikasi organism tanah
Micro-organisme Microflora lt5 microm BacteriaFungi
Microfauna lt100 microm ProtozoaNematodes
Macro-organisme
Meso-organisms
100 microm - 2 mm
SpringtailsMites
Macro-organisms
2 - 20 mm EarthwormsMillipedesWoodliceSnails and slugs
Tumbuhan Algae 10 microm
Roots gt 10 microm
Catatan Partikel liat lebih kecil dari 2 micromSumber Swift Heal and Anderson 1979
Berdasarkan peranannya organisme tanah dibagi menjadi tiga kelompok yaitu (a) organisme yang menguntungkan bagi pertumbuhan dan perkembangan tanaman (b) organisme yang merugikan tanaman dan (c) organisme yang tidak menguntungkan dan tidak merugikan Contoh organisme tanah yang menguntungkan
1 Organisme tanah yang dapat menyumbangkan nitrogen ke tanah dan tanaman yaitu bakteri
pemfiksasi nitrogen (Rhizobium Azosphirillum Azotobacter dll)
2 Organisme tanah yang dapat melarutkan fosfat yaitu bakteri pelarut fosfat (Pseudomonas) dan fungi pelarut fosfat
3 Organisme tanah yang dapat meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman yaitu cacing tanah
Salah satu organisme tanah yang umum dijumpai adalah cacing tanah Cacing tanah mempunyai arti penting bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan memper-tahankan struktur tanah agar tetap gembur Biota tanah lain yang umum dijumpai adalah Arthropoda Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung
Aktivitas biota tanah dapat meningkatkan kesuburan tanah Aktivitas biota tanah dapat diukur dengan mengukur besar respirasi di dalam tanah Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untak kegiatan kehidupan seperti sintesis (anabolisme) gerak pertumbuhan
Pentingnya Organisme Tanah
Beberapa fungsi penting dari organism tanah (biota) adalah
Fungsi-fungsi Organisme yang terlibat Memelihara struktur tanah
Bioturbating invertebrates and plant roots mycorrhizae and some other micro-organisms
Regulasi proses hidrologis
Most bioturbating invertebrates and plant roots
Pertukaran gas dan sequestration karbon (akumulasi dalam tanah)
Mostly micro-organisms and plant roots some C protected in large compact biogenic invertebrate aggregates
Detoksifikasi tanah Mostly micro-organisms Siklus unsure hara Mostly micro-organisms and plant roots
some soil- and litter-feeding invertebrates Dekomposisi bahan organic
Various saprophytic and litter-feeding invertebrates (detritivores) fungi bacteria actinomycetes and other micro-organisms
Mengendalikan gangguan hama-parasit-penyakit
Plants mycorrhizae and other fungi nematodes bacteria and various other micro-organisms collembolan earthworms various predators
Sumber makanan dan obat-obatan
Plant roots various insects (crickets beetle larvae ants termites) earthworms vertebrates micro-organisms and their by-products
Hubungan Symbiotic dan asymbiotic dengan tanaman dan akarnya
Rhizobia mycorrhizae actinomycetes diazotrophic bacteria and various other rhizosphere micro-organisms ants
Mengontrol pertumbuhan tanaman (positive dan negative)
Direct effects plant roots rhizobia mycorrhizae actinomycetes pathogens phytoparasitic nematodes rhizophagous insects plant-growth promoting rhizosphere micro-organisms biocontrol agents Indirect effects most soil biota
Mikroba tanah sangat penting bagi pertumbuhan tanaman Mereka memperbanyak diri dan aktif membantu penyediaan unsure hara bagi tanaman melalui proses simbiosis dengan jalan melepaskan unsur hara yang ldquoterikatrdquo menjadi bentuk yang tersedia bagi akar tanaman Mikroba tanah ini juga mempunyai peran aktif melindungi tanaman melawan penyakit ldquosoil-borne diseasesrdquo
Pentingnya organism tanah (Sumber httpxtekhaabiotekhcomnutri_cyclehtm duiakses
2762011)
Mendaur ulang bahan organik tanahOrganisme tanah mendaur ulang (recycle) bahan
organik dengan cara memakan bahan tanaman dan hewan yang mati kotoran hewan dan organisme tanah yang lain Mereka memecah bahan organik menjadi bagian-bagian yang lebih kecil sehingga dapat dibusukkan oleh jasad renik seperti jamur dan bakteri Ketika mereka memakan bahan organik sisa makanan dan kotoran mereka dapat membantu perbaikan struktur dan kesuburan tanah
Decomposition of organic matter is largely a biological process that occurs naturally Its speed is determined by three major factors soil organisms the physical environment and the quality of the organic matter (Brussaard 1994) In the decomposition process different products are released carbon dioxide (CO2) energy water plant nutrients and resynthesized organic carbon compounds Successive decomposition of dead material and modified organic matter results in the formation of a more complex organic matter called humus This process is called
humification Humus affects soil properties As it slowly decomposes it colours the soil darker increases soil aggregation and aggregate stability increases the CEC (the ability to attract and retain nutrients) and contributes N P and other nutrients
Siklus bahan organic tanah (Sumber httpwwwfaoorgdocrep009a0100ea0100e00gif
diunduh 2742011)
Organisme tanah membantu meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman Ketika organisme tanah memakan bahan organik atau
makanan yang lain sebagian hara yang tersedia disimpan didalam tubuh mereka dan hara yang tidak diperlukan dikeluarkan didalam kotoran mereka (sebagai contoh phosphor dan nitrogen) Hara di dalam kotoran orgnisma tanah ini dapat diserap oleh akar tanaman
Sebagian organisme tanah membina hubungan simbiosis dengan akar tanaman dan dapat membantu akar tanaman menyerap lebih banyak unsur hara dibandingkan kalau tidak ada kerjasama dengan organisme tanah Sebagai contoh adalah mycorrhiza yang membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak posfor sedangkan rhizobia membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak nitrogen
Organisme tanah memperbaiki struktur tanah
Bahan sekresi dari organisme tanah dapat mengikat partikel-partikel tanah menjadi agregate yang lebih besar Contohnya bakteri mengeluarkan kotoran yang berbentuk dan bersifat seperti perekat (organic gum) Jamur-jamuran memproduksi bahan berupa benang-benang halus yang disebut hifa Zat perekat dari bakteri dan hifa jamur dapat mengikat partikel-partikel tanah secara kuat sehingga agregate tanah yang besar pun tidak mudah pecah walaupun basah Agregate tanah yang besar tersebut dapat menyimpan air tanah dalam pori-pori halus di antara partikel-partikel tanah untuk digunakan oleh tanaman Dalam keadaan air berlebihan air dapat dengan mudah mengalir keluar melalui pori-pori besar diantara agregatendashagregate tanah yang besar
Organisme tanah yang lebih besar dapat memperbaiki struktur tanah dengan cara membuat saluran-saluran (lubang-lubang) di dalam tanah (contohnya lubang cacing) dan membantu mengaduk-aduk dan mencampur baurkan partikel-partikel tanah sehingga aerasi (aliran udara) tanah menjadi lebih baik Pembuatan saluran-saluran dan lubang-lubang ini memperbaiki infiltrasi dan pergerakan air didalam tanah serta drainase
Struktur tanah (Sumber httpwwwnanikal-unibnet201102struktur-tanah hellip diunduh 2652011)
Soil organisms are responsible for soil structure Biologically created structure improves water holding capacity equally preventing leaching of nutrients as the nutrients are bound in the bodies of the organisms Chemical fertiliser to the contrary is highly water soluble and leaches very easily Soils with a healthy micro biological population prevent soil erosion Soil particles are glued together in a porous granule structures micro-aggregate so even heavy rainfall can not displace them
Genesis struktur tanah (Sumber httpghortnlimagesthumbskorrelstructjpg)
Organisme tanah dapat membantu mengendalikan gangguan hama dan penyakit Organisme tanah yang memakan organisme lain yang
lebih kecil dapat menekan serangan hama penyakit dengan cara mengontrol jenis dan jumlah organisme di dalam tanah
Pengelolaan lahan pertanian yang dapat memperkaya organisme tanah Ada beberapa cara yang dapat dilakukan para petani
untuk meningkatkan kegiatan organisme tanah di lahan mereka diantaranya adalah
Menyediakan makanan
Petani dapat menyediakan bahan makanan untuk organisme tanah dengan cara memelihara tanaman penutup tanah dan menambah bahan organik seperti mulsa kompos merang pupuk hijau dan pupuk kandang ke dalam tanah yang mereka kelola
Bahan organic menjadi makanan organism tanah (Sumber http2bpblogspotcom_AJnRBYfjyYoTS0F2qc0SmIAAAAAAA
ACdYqXqR9vs5_sUs1600soil-lifejpg diunduh 2352011)
Menyediakan cukup oksigen (aerasi tanah yang baik)
Seperti mahluk hidup yang lain organisme tanah membutuhkan cukup oksigen untuk hidup Petani dapat menjamin ketersediaan oksigen yang cukup untuk organisme tanah dengan cara mencegah pemadatan tanah Pemadatan tanah dapat mengurangi pori-pori tanah sehingga ketersedian udara menjadi lebih sedikit Pemadatan tanah dapat terjadi apabila tanah diinjak-injak oleh hewan dan manusia atau dilalui mesin-mesin berat secara berlebihan (trampling) terutama pada saat tanah sedang basah
Menyediakan air
Organisme tanah juga membutuhkan air dalam jumlah tertentu Tetapi kalau terlalu banyak air (dalam tanah yang jenuh) mereka bisa mati karena kekurangan oksigen Petani dapat mengatur ketersediaan air didalam tanah dengan cara memperbaiki struktur tanah Aggergate tanah yang lebih besar dapat menyimpan air di dalam pori-pori halus dan dapat mengeluarkan kelebihan air melalui pori-pori besar Drainase yang cukup di lahan yang banjir juga dapat memperbaiki kondisi tanah untuk habitat organisme tanah
Melindungi habitat biota Petani dapat mendukung kehidupan organisme tanah
dengan cara melindungi habitat mereka Pemeliharaan tanaman penutup tanah adalah cara yang terbaik untuk melindungi habitat organisme tanah dari bahaya kekeringan Penggunaan mulsa juga dapat melindungi habitat mereka Penggunaan mulsa organik dapat juga berfungsi sebagai sumber makanan bagi organisme tanah Musa plastik dapat mengurangi resiko penyakit dan hama tertentu karena mulsa tersebut cenderung meningkatkan suhu permukaan tanah dan dapat menghambat pergerakan hama dari tanah ke tanaman Tetapi mulsa plastik tidak dapat meningkatkan bahan organik tanah sehingga pendauran ulang unsur hara tidak terjadi Cara yang lain adalah dengan pengolahan tanah yang tepat guna Pengolahan tanah yang berlebihan dapat merusak pori-pori tanah dimana organisme tanah hidup
Cacing Tanah
Cacing tanah dalam berbagai hal mempunyai arti penting misalnya bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur sebab kotoran cacing tanah yang bercampur dengan tanah telah siap untuk diserap akar tumbuh-tumbuhan Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Lubang-lubang yang dibuat oleh cacing tanah meningkatkan konsentrasi udara dalam tanah Disamping itu pada saat musim hujan lubang tersebut akan melipatgandakan kemampuan tanah menyerap air Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan mempertahankan struktur tanah agar tetap gembur
Cacing ini hidup didalam liang tanah yang lembab subur dan suhunya tidak terlalu dingin Untuk pertumbuhannya yang baik cacing ini memerlukan tanah yang sedikit asam
sampai netral atau pH 6-72 Kulit cacing tanah memerlukan kelembabancukup tinggi agar dapat berfungsi normal dan tidak rusak yaitu berkisar 15 - 30 Suhu yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan antara 15oC-25oC (Anonimous 2010b)
Faktor-faktor yang mempengaruhi ekologis cacing tanah meliputi (a) kemasaman (pH) tanah (b) kelengasan tanah (c) temperatur (d) aerasi dan CO2 (e) bahan organik (f) jenis tanah dan (g) suplai nutrisi (Hanafiah dkk 2007) Sebanyak 85 dari berat tubuh cacing tanah berupa air sehingga sangatlah penting untuk menjaga media pemeliharaan tetap lembab (kelembaban optimum berkisar antara 15 - 30 ) Tubuh cacing mempunyai mekanisme untuk menjaga keseimbangan air dengan mempertahankan kelembaban di permukan tubuh dan mencegah kehilangan air yang berlebihan Cacing yang terdehidrasi akan kehilangan sebagian besar berat tubuhnya dan tetap hidup walaupun kehilangan 70 - 75 kandungan air tubuh Kekeringan yang berkepanjangan memaksa cacing tanah untuk bermigrasi ke lingkungan yang lebih cocok Kelembaban sangat diperlukan untuk menjaga agar kulit cacing tanah berfungsi normal Bila udara terlalu kering akan merusak keadaan kulit Untuk menghindarinya cacing tanah segera masuk kedalam lubang dalam tanah berhenti mencari makan dan akhirnya akan mati Bila kelembaban terlalu tinggi atau terlalu banyak air cacing tanah segera lari untuk mencari tempat yang pertukaran udaranya (aerasinya) baik Hal ini terjadi karena cacing tanah mengambil oksigen dari udara bebas untuk pernafasannya melalui kulit Kelembaban yang baik untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan cacing tanah adalah antara 15 sampai 30 (Anonimous 2010a)
Cacing tanah keluar permukaan hanya pada saat-saat tertentu Pada siang hari cacing tanah tidak pernah keluar kepermukaan tanah kecuali jika saat itu terjadi hujan yang cukup menggenangi liangnya Cacing tanah takut keluar pada siang hari karena tidak kuat terpapar panas matahari terlalu lama Pemanasan yang terlalu lama menyebabkan banyak cairan tubuhnya yang akan menguap Cairan tubuh cacing tanah penting untuk menjaga tekanan osmotik koloidal tubuh dan bahan membuat lendir Lendir yang melapisi permukaan tubuh salah satunya berfungsi memudahkan proses difusi udara melalui permukaan kulit Cacing tanah akan keluar terutama pada pagi hari sesudah hujan Hal ini dilakukan karena sesaat setelah hujan biasanya liang mereka terendam air sehingga aerasi dalam liang tidak bagus sehingga mereka keluar dalam rangka menghindari keadaan kesulitan bernafas dalam liang Cacing tanah juga tidak kuat bila terendam air
terlalu lama sehingga cendrung menghindar dari genangan air yang dalam Dalam keadaan normal mereka akan pergi kepermukaan tanah pada malam hari Pada malam suhu udara tidak panas dan kelembaban udara tinggi sehingga cacing tanah bisa bebas keluar untuk beraktivitas Dalam keadaan terlalu dingin atau sangat kering cacing tanah segera masuk kedalam liang beberapa cacing sering terdapat meligkar bersama-sama dengan diatasnya terdapat lapisan tanah yang bercampur dengan lendir Lendir dalam hal ini berfungsi sebagai isolator yang mempertahankan suhu tubuh cacing tanah agar tidak terlalu jauh terpengaruh oleh suhu lingkungan Posisi melingkar dalam liang memperkecil kontak kulit dengan udara sehingga memperkecil pengaruh dari suhu udara luar (Anonimous 2010c)
Peranan Cacing Pada Perubahan Sifat Fisik TanahAktivitas cacing tanah yang mempengaruhi struktur
tanah meliputi (1) pencernaan tanah perombakan bahan organik pengadukannya dengan tanah dan produksi kotorannya yang diletakkan dipermukaan atau di dalam tanah (2) penggalian tanah dan transportasi tanah bawah ke atas atau sebaliknya (3) selama proses (1) dan (2) juga terjadi pembentukan agregat tanah tahan air perbaikan status aerase tanah dan daya tahan memegang air (Hanafiah dkk 2007)
Cacing penghancur serasah (epigeic) merupakan kelompok cacing yang hidup di lapisan serasah yang letaknya di atas permukaan tanah tubuhnya berwarna gelap tugasnya menghancurkan seresah sehingga ukurannya menjadi lebih kecil Cacing penggali tanah (anecic dan endogeic) merupakan cacing jenis penggali tanah yang hidup aktif dalam tanah walaupun makanannya berupa bahan organik di permukaan tanah dan ada pula dari akar-akar yang mati di dalam tanah Kelompok cacing ini berperanan penting dalam mencampur serasah yang ada di atas tanah dengan tanah lapisan bawah dan meninggalkan liang dalam tanah Kelompok cacing ini membuang kotorannya dalam tanah atau di atas permukaan tanah Kotoran cacing ini lebih kaya akan karbon (C) dan hara lainnya dari pada tanah sekitarnya (Hairiah dkk 1986)
Cacing mampu menggali lubang di sekitar permukaan tanah sampai kedalaman dua meter dan aktivitasnya meningkatkan kadar oksigen tanah sampai 30 persen memperbesar pori-pori tanah memudahkan pergerakan akar tanaman serta meningkatkan kemampuan tanah untuk menyerap dan menyimpan air Zat-zat organik dan fraksi liat yang dihasilkan cacing bisa memperbaiki daya ikat antar partikel tanah sehingga menekan terjadinya proses pengikisanerosi hingga 40 persen (Kartini 2008)
Arthropoda Tanah Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan
jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung (Hanafiah dkk 2007)
Arthropoda adalah filum yang paling besar dalam dunia hewan dan mencakup serangga laba-laba udang lipan dan hewan sejenis lainnya Arthropoda adalah nama lain hewan berbuku-buku Empat dari lima bagian (yang hidup hari ini) dari spesies hewan adalah arthropoda dengan jumlah di atas satu juta spesies modern yang ditemukan dan rekor fosil yang mencapai awal Cambrian Arthropoda biasa ditemukan di laut air tawar darat dan lingkungan udara serta termasuk berbagai bentuk simbiotis dan parasit Hampir dari 90 dari seluruh jenis hewan yang diketahui orang adalah Arthropoda Arthropoda dianggap berkerabat dekat dengan Annelida contohnya adalah Peripetus di Afrika Selatan (Anonimous 2010d)
Keanekaragaman jenis arthropoda tanah secara meruang-mewaktu berhubungan dengan keadaan faktor lingkungan abiotik pada setiap komunitas tumbuhan yaitu ketebalan serasah kandungan bahan organik pH tanah dan suhu udara (Subahar dan Adianto 2008)
Mikroba Tanah
Di tanah terdapat milyaran mikrobia misalnya bakteri fungi alga protozoa dan virus Tanah merupakan lingkungan hidup yang amat kompleks Kotoran dan jasad hewan serta jaringan tumbuhan akan terkubur dalam tanah Semuanya memberi konstribusi dalam menyuburkan tanah Proses penyuburan tanah ini dibantu oleh mikrobia Tanpa mikrobia semua jasad tidak akan hancur Salut untuk mikrobia tanah yang mampu menyeimbangkan kelangsungan hidup di bumi Jumlah dan jenis mikrobia dalam tanah bergantung pada jumlah dan jenis kelembaban tingkat aerasi suhu pH dan pengolahan dapat menambah jumlah mikrobia tanah
Mikrobia tanah berupa bakteri melalui metode hitungan mikroskopik langsung berjumlah milyaran setiap gram tanah sedangkan hitungan agar cawan diperoleh jutaan Bakteri umumnya bersifat heterotrof Contohnya Actinomycetes yang
mencakup jenis-jenis Nocardia Streptomyces dan Micromonospora Organisme ini yang menyebabkan bau khas tanah Actinomycetes berperan menambah kesuburan tanah dengan mengurai senyawa-senyawa kompleks dan mampu membentuk senyawa antibiotik namun jumlahnya sedikit Antibiotik ini terdapat di sekitar sel-sel Actinomycetes saja Sedangkan Cyanobacteria berperan dalam transformasi batu-batuan menjadi tanah dan asam-asam yang terbentuk dalam proses metabolisme dapat melarutkan mineral-mineral bebatuan
Fungi berjumlah antara ratusan sampai ribuan per gram tanah Fungi berperan dalam meningkatkan struktur fisik tanah dan dekomposisi bahan-bahan organik kompleks dari jaringan tumbuhan seperti selulosa lignin dan pektin Contohnya Penicillium Mucor Rhizopus Fusarium Cladosporium Aspergillus dan Trichomonas Populasi alga lebih sedikit dibanding fungi dan bakteri Alga berperan dalam mengakumulasi bahan-bahan organik akibat aktivitas fotosintetik dan bila berasosiasi dengan fungi akan merombak bebatuan menjadi tanah Misalnya Chlorophyta (alga hijau) dan Chrysophyta (diatom) Rhizosfer merupakan tempat pertemuan antara tanah dengan akar tumbuhan Jumlah mikrobia di daerah perakaran lebih banyak dibanding tanah yang tidak terdapat perakaran karena di daerah perakaran terdapat nutrien-nutrien seperti asam amino dan vitamin yang disekresikan oleh jaringan akar
Tanah dapat menyuburkan dirinya sendiri karena keberadaan mikroba tanah Ungkapan ini tidak berlebihan apabila kita mengamati kehidupan mikroba di dalam tanah yang bermanfaat memperbaiki kesuburan tanah Saat ini sudah dikenali sekitar dua juta mikroba tanah Dari sekian mikroba yang ditemukan ada yang memiliki aktivitas pendukung kesuburan tanaman -- sebagai pelarut P pengikat N bebas penghasil faktor tumbuh perombak bahan organik Juga ada mikroba yang menghasilkan biopestisida perombak bahan kimia agro (pestisida) mikroba resisten logam berat (pengakumulasi dan pereduksi) mikroba perombak sianida dan mikroba agen denitrifikasi-nitrifikasi
Tanah adalah habitat yang sangat kaya akan keragaman mikroorganisme seperti bakteri aktinomicetes fungi protozoa alga dan virus Tanah-tanah pertanian yang subur mengandung lebih dari 100 juta mikroba per gram tanah Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroba-mikroba tersebut Sebagian besar mikroba tanah memiliki peranan yang menguntungan bagi pertanian Mikroba tanah antara lain berperan dalam mendegradasi limbah-limbah organik pertanian re-cycling hara tanaman fiksasi biologis
nitrogen dari udara pelarutan fosfat merangsang pertumbuhan tanaman biokontrol patogen tanaman membantu penyerapan unsur hara tanaman dan membentuk simbiosis menguntungan
Tiga unsur hara esensial bagi tanaman yaitu Nitrogen (N) fosfat (P) dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitas mikroba tanah Hara N sebenarnya tersedia melimpah di udara Kurang lebih 74 kandungan udara adalah N Namun N udara tidak dapat langsung diserap oleh tanaman Tidak ada satupun tanaman yang dapat menyerap N dari udara N harus difiksasiditambat oleh mikroba tanah dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dengan tanaman dan ada pula yang hidup bebas di sekitar perakaran tanaman
Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaan unsur hara tanaman adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K) Tanah-tanah yang lama diberi pupuk superfosfat (TSPSP 36) umumnya kandungan P-nya cukup tinggi (jenuh) Namun hara P ini sedikittidak tersedia bagi tanaman karena terikat pada mineral liat tanah yang sukar larut Di sinilah peranan mikroba pelarut P Mikroba ini akan melepaskan ikatan P dari mineral liat tanah dan menyediakannya bagi tanaman Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P antara lain Aspergillus sp Penicillium sp Zerowilia lipolitika Pseudomonas sp Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P umumnya juga berkemampuan tinggi dalam melarutkan K
Beberapa mikroba tanah juga mampu menghasilkan hormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserap oleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat atau lebih besar Kelompok mikroba yang mampu menghasilkan hormon tanaman antara lain Pseudomonas sp dan Azotobacter sp
Mikroba-mikroba tanah yang bermanfaat untuk melarutkan unsur hara membantu penyerapan unsur hara maupun merangsang pertumbuhan tanaman diformulasikan dalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagai biofertilizer untuk pertanian
Hasil-hasil temuan bioteknologi terbaru mikroba antagonis seperti penyakit tular tanah dapat diubah secara alamiah menjadi mikroba yang mempunyai kemampuan menyediakan unsurunsur hara bagi tanaman dan melawan penyakit karena berperan sebagai produser antibiotik alias dokter tanaman untuk penyakit tular tanah Mikroba tersebut diperoleh dengan cara isolasi dari alam yang kemudian
diperbanyak di laboratorium dan kemudian dapat dipakai sebagai bahan pupuk hayati
Misalnya Trichoderma dan Gliocladium kedua mikroba ini berperan pentiong dalam ketersediaan nutrisi tanaman dalam tanah Bio-aktifator yang berisi mikroba Trichoderma dan Gliocladium sangat bermanfaat bagi tanaman khususnya dalam proses
1 Mempercepat pematangan pupuk kandang dan meningkatkan kesuburan tanah
2 Meningkatkan ketegaran bibit tanaman3 Meningkatkan ketahanan tanaman terhadap
serangan penyakit layu (Fusarium sp) dan layu bakteri (pseukdomonas sp) serta penyakit busuk daun (Phytophthora sp) terutama pada tanaman tomat cabai kubis dan kentang
4 Mencegah terjadinya serangan penyakit rebah kecambah (Pythium sp) dan Rhizoctonia dan akar gada (Plasmodiophora sp) pada pesemaian
Fungsi Ekosistem Tanah
Respirasi Tanah
Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan (1) Jumlah CO2 yang dihasilkan dan (2) Jumlah O2 yang digunakan oleh mikroba tanah Pengukuran respirasi ini berkorelasi baik dengan peubah kesuburan tanah yang berkaitar dengan aktifitas mikroba seperti (1) Kandungan bahan organic (2) Transformasi N atau P (3) Hasil antara (4) pH dan (5) Rata-rata jumlah mikroorganisme (Andre 2010)
Respirasi tanah merupakan suatu proses yang terjadi karena adanya kehidupan mikrobia yang melakukan aktifitas hidup dan berkembang biak dalam suatu masa tanah Mikrobia dalam setiap aktifitasnya membutuhkan O2 atau mengeluarkan CO2 yang dijadikan dasar untuk pengukuran respirasi tanah Laju respirasi maksimum terjadi setelah beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia dalam tanah karena banyaknya populasi mikrobia mempengaruhi keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah (Ragil 2009)
Adapun cara penetapan tanah di laboratorium lebih disukai Prosedur di laboratorium meliputi penetapan pemakaian O2 atau jumlah CO2 yang dihasilkan dari sejumlah contoh tanah yang diinkubasi dalam keadaan yang diatur di laboratorium Dua macam inkubasi di laboratorium adalah 1) Inkubasi dalam keadaan yang stabil (steady-stato) 2) Keadaan yang berfluktuasi Untuk keadaan yang stabil kadar air temperatur kecepatan aerasi dan pengaturan ruangan harus dilakukan dengan sebaik mungkin
Peningkatan respirasi terjadi bila ada pembasahan dan pengeringan fluktuasi aerasi tanah selama inkubasi Oleh karena itu peningkatan respirasi dapat disebabkan oleh perubahan lingkungan yang luar biasa Hal ini bisa tidak mencerminkan keadaan aktivitas mikroba dalam keadaan lapang cara steady-stato telah digunakan untuk mempelajari
dekomposisi bahan organik dalam penelitian potensi aktivitas mikroba dalam tanah dan dalam perekembangan penelitian (Iswandi 1989)
Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi dan aktifitas mikroba tanah Metode respirasi tanah masih sering digunakan karena cukup peka konsisten sederhana dan tidak memerlukan alat yang canggih dan mahal Pengukuran respirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia Laju respirasi maksimum biasanya terjadi setelah beberapa hari atau beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
CO2 yang Dilepaskan Akar Tanaman
Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang di dalamnya terdapat akar tanaman dan berbagai macam mikroorganisme Mikroorganisme dalam tanah biasanya terkonsentrasi pada daerah sekitar perakaran karena akar mengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan eksudat Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalam penyerapan unsur hara yang terjadi di rizosfer Interaksi yang terjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-beda sehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikan harus dilakukan pada kondisi yang tepat Aktivitas mikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasi dan biomassa karbon mikroorganisme (C-organik) tanah (Annisa 2008)
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2 Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik
dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi asam amino untuk protein nukleotida untuk asam nukleat dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak sterol karotenoid pigmen flavonoid seperti antosianin dan senyawa aromatik tertentu lainnya seperti lignin
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Curah hujan dan sinar matahari berperan penting dalam proses pelapukan fisik kedua faktor tersebut merupakan komponen iklim Sehingga dapat disimpulkan bahwa salah satu faktor pembentuk tanah adalah iklim Ada beberapa faktor lain yang memengaruhi proses pembentukan tanah yaitu organisme bahan induk topografi dan waktu Faktor-faktor tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut
Profil Tanah
Secara ekologis tanah tersusun oleh tiga kelompok material yaitu material hidup (faktor biotik) berupa biota (jasad-jasad hayati) faktor abiotik berupa bahan organik faktor abiotik berupa pasir (sand) debu (silt) dan liat (clay) Umumnya sekitar 5 penyusun tanah berupa biomass (bioti dan abioti) berperan sangat penting karena mempengaruhi sifat kimia fisika dan biologi tanah
Ekologi tanah mempelajari hubungan antara biota tanah dan lingkungan serta hubungan antara lingkungan serta biota tanah Secara berkesinambungan hubungan ini dapat saling menguntungkan satu sama lain dan dapat pula merugikan satu sama lain
Organisme Tanah
Organisme tanah atau disebut juga biota tanah merupakan semua makhluk hidup baik hewan (fauna) maupun tumbuhan (flora) yang seluruh atau sebagian dari fase hidupnya berada dalam sistem tanah
bull Organisme tanah dapat menguntungkan petani karena
mereka memperbaiki kesuburan tanah dan dapat membantu ketersediaan hara bagi tanaman dan membantu pengendalian hama penyakit
bull Organisme tanah memerlukan makanan oksigen air dan habitat yang layak untuk tumbuh
bull Petani dapat memperkaya organisme tanah dengan jalan menyediakan penutup tanah organic yang cukup menambah bahan organik ke dalam tanah memelihara drainase tanah yang baik dan menghindari pengolahan tanah yang berlebihan
bull Di bawah permukaan tanah terdapat satu dunia lain yang penuh dengan jasad hidup atau organisme tanah Organisme tanah ini berfungsi sebegai tenaga kerja bagi para petani karena mereka membantu menyediakan ketersediaan hara yang dibutuhkan tanaman dan memperbaiki struktur tanah
Pengelompokan Organisme Tanah
Ada beberapa jenis organisme tanah diantaranya adalah 1 Pemecah bahan organik seperti slaters (spesies Isopoda)
tungau (mites) kumbang dan collembola yang memecah-mecah bahan organic yang besar menjadi bagian-bagian kecil
2 Pembusuk (decomposer) bahan organik seperti jamur dan bakteri yang memecahkan bahan-bahan cellular
3 Organisme bersimbiosis hidup padadi dalam akar tanaman dan membantu tanaman untuk mendapatkan hara dari dalam tanah Mycorrhiza bersimbiosis dengan tanaman dan membantu tanaman untuk mendapatkan hara posfor sedangkan rhizobium membantu tanaman untuk mendapatkan nitrogen
4 Pengikat hara yang hidup bebas seperti alga dan azotobakter mengikat hara di dalam tanah
5 Pembangun struktur tanah seperti akar tanaman cacing tanah ulat-ulat dan jamur semuanya membantu mengikat partikel-partikel tanah sehingga struktur tanah menjadi stabil dan tahan terhadap erosi
6 Patogen seperti jenis jamur tertentu bakteri dan nematoda dapat menyerang jaringan tanaman
7 Predator atau pemangsa termasuk protozoa nematoda parasite dan jenis jamur tertentu semuanya memangsa organisme tanah yang lain sebsagai sumber makanan mereka
8 Occupant penghuni adalah jenis organisme tanah yang menggunakan tanah sebagai tempat tinggal sementara pada tahap siklus hidup tertentu seperti ulat (larvae) dan telur cacing
Klasifikasi organism tanah
Micro-organisme Microflora lt5 microm BacteriaFungi
Microfauna lt100 microm ProtozoaNematodes
Macro-organisme
Meso-organisms
100 microm - 2 mm
SpringtailsMites
Macro-organisms
2 - 20 mm EarthwormsMillipedesWoodliceSnails and slugs
Tumbuhan Algae 10 microm
Roots gt 10 microm
Catatan Partikel liat lebih kecil dari 2 micromSumber Swift Heal and Anderson 1979
Berdasarkan peranannya organisme tanah dibagi menjadi tiga kelompok yaitu (a) organisme yang menguntungkan bagi pertumbuhan dan perkembangan tanaman (b) organisme yang merugikan tanaman dan (c) organisme yang tidak menguntungkan dan tidak merugikan Contoh organisme tanah yang menguntungkan
1 Organisme tanah yang dapat menyumbangkan nitrogen ke tanah dan tanaman yaitu bakteri
pemfiksasi nitrogen (Rhizobium Azosphirillum Azotobacter dll)
2 Organisme tanah yang dapat melarutkan fosfat yaitu bakteri pelarut fosfat (Pseudomonas) dan fungi pelarut fosfat
3 Organisme tanah yang dapat meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman yaitu cacing tanah
Salah satu organisme tanah yang umum dijumpai adalah cacing tanah Cacing tanah mempunyai arti penting bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan memper-tahankan struktur tanah agar tetap gembur Biota tanah lain yang umum dijumpai adalah Arthropoda Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung
Aktivitas biota tanah dapat meningkatkan kesuburan tanah Aktivitas biota tanah dapat diukur dengan mengukur besar respirasi di dalam tanah Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untak kegiatan kehidupan seperti sintesis (anabolisme) gerak pertumbuhan
Pentingnya Organisme Tanah
Beberapa fungsi penting dari organism tanah (biota) adalah
Fungsi-fungsi Organisme yang terlibat Memelihara struktur tanah
Bioturbating invertebrates and plant roots mycorrhizae and some other micro-organisms
Regulasi proses hidrologis
Most bioturbating invertebrates and plant roots
Pertukaran gas dan sequestration karbon (akumulasi dalam tanah)
Mostly micro-organisms and plant roots some C protected in large compact biogenic invertebrate aggregates
Detoksifikasi tanah Mostly micro-organisms Siklus unsure hara Mostly micro-organisms and plant roots
some soil- and litter-feeding invertebrates Dekomposisi bahan organic
Various saprophytic and litter-feeding invertebrates (detritivores) fungi bacteria actinomycetes and other micro-organisms
Mengendalikan gangguan hama-parasit-penyakit
Plants mycorrhizae and other fungi nematodes bacteria and various other micro-organisms collembolan earthworms various predators
Sumber makanan dan obat-obatan
Plant roots various insects (crickets beetle larvae ants termites) earthworms vertebrates micro-organisms and their by-products
Hubungan Symbiotic dan asymbiotic dengan tanaman dan akarnya
Rhizobia mycorrhizae actinomycetes diazotrophic bacteria and various other rhizosphere micro-organisms ants
Mengontrol pertumbuhan tanaman (positive dan negative)
Direct effects plant roots rhizobia mycorrhizae actinomycetes pathogens phytoparasitic nematodes rhizophagous insects plant-growth promoting rhizosphere micro-organisms biocontrol agents Indirect effects most soil biota
Mikroba tanah sangat penting bagi pertumbuhan tanaman Mereka memperbanyak diri dan aktif membantu penyediaan unsure hara bagi tanaman melalui proses simbiosis dengan jalan melepaskan unsur hara yang ldquoterikatrdquo menjadi bentuk yang tersedia bagi akar tanaman Mikroba tanah ini juga mempunyai peran aktif melindungi tanaman melawan penyakit ldquosoil-borne diseasesrdquo
Pentingnya organism tanah (Sumber httpxtekhaabiotekhcomnutri_cyclehtm duiakses
2762011)
Mendaur ulang bahan organik tanahOrganisme tanah mendaur ulang (recycle) bahan
organik dengan cara memakan bahan tanaman dan hewan yang mati kotoran hewan dan organisme tanah yang lain Mereka memecah bahan organik menjadi bagian-bagian yang lebih kecil sehingga dapat dibusukkan oleh jasad renik seperti jamur dan bakteri Ketika mereka memakan bahan organik sisa makanan dan kotoran mereka dapat membantu perbaikan struktur dan kesuburan tanah
Decomposition of organic matter is largely a biological process that occurs naturally Its speed is determined by three major factors soil organisms the physical environment and the quality of the organic matter (Brussaard 1994) In the decomposition process different products are released carbon dioxide (CO2) energy water plant nutrients and resynthesized organic carbon compounds Successive decomposition of dead material and modified organic matter results in the formation of a more complex organic matter called humus This process is called
humification Humus affects soil properties As it slowly decomposes it colours the soil darker increases soil aggregation and aggregate stability increases the CEC (the ability to attract and retain nutrients) and contributes N P and other nutrients
Siklus bahan organic tanah (Sumber httpwwwfaoorgdocrep009a0100ea0100e00gif
diunduh 2742011)
Organisme tanah membantu meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman Ketika organisme tanah memakan bahan organik atau
makanan yang lain sebagian hara yang tersedia disimpan didalam tubuh mereka dan hara yang tidak diperlukan dikeluarkan didalam kotoran mereka (sebagai contoh phosphor dan nitrogen) Hara di dalam kotoran orgnisma tanah ini dapat diserap oleh akar tanaman
Sebagian organisme tanah membina hubungan simbiosis dengan akar tanaman dan dapat membantu akar tanaman menyerap lebih banyak unsur hara dibandingkan kalau tidak ada kerjasama dengan organisme tanah Sebagai contoh adalah mycorrhiza yang membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak posfor sedangkan rhizobia membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak nitrogen
Organisme tanah memperbaiki struktur tanah
Bahan sekresi dari organisme tanah dapat mengikat partikel-partikel tanah menjadi agregate yang lebih besar Contohnya bakteri mengeluarkan kotoran yang berbentuk dan bersifat seperti perekat (organic gum) Jamur-jamuran memproduksi bahan berupa benang-benang halus yang disebut hifa Zat perekat dari bakteri dan hifa jamur dapat mengikat partikel-partikel tanah secara kuat sehingga agregate tanah yang besar pun tidak mudah pecah walaupun basah Agregate tanah yang besar tersebut dapat menyimpan air tanah dalam pori-pori halus di antara partikel-partikel tanah untuk digunakan oleh tanaman Dalam keadaan air berlebihan air dapat dengan mudah mengalir keluar melalui pori-pori besar diantara agregatendashagregate tanah yang besar
Organisme tanah yang lebih besar dapat memperbaiki struktur tanah dengan cara membuat saluran-saluran (lubang-lubang) di dalam tanah (contohnya lubang cacing) dan membantu mengaduk-aduk dan mencampur baurkan partikel-partikel tanah sehingga aerasi (aliran udara) tanah menjadi lebih baik Pembuatan saluran-saluran dan lubang-lubang ini memperbaiki infiltrasi dan pergerakan air didalam tanah serta drainase
Struktur tanah (Sumber httpwwwnanikal-unibnet201102struktur-tanah hellip diunduh 2652011)
Soil organisms are responsible for soil structure Biologically created structure improves water holding capacity equally preventing leaching of nutrients as the nutrients are bound in the bodies of the organisms Chemical fertiliser to the contrary is highly water soluble and leaches very easily Soils with a healthy micro biological population prevent soil erosion Soil particles are glued together in a porous granule structures micro-aggregate so even heavy rainfall can not displace them
Genesis struktur tanah (Sumber httpghortnlimagesthumbskorrelstructjpg)
Organisme tanah dapat membantu mengendalikan gangguan hama dan penyakit Organisme tanah yang memakan organisme lain yang
lebih kecil dapat menekan serangan hama penyakit dengan cara mengontrol jenis dan jumlah organisme di dalam tanah
Pengelolaan lahan pertanian yang dapat memperkaya organisme tanah Ada beberapa cara yang dapat dilakukan para petani
untuk meningkatkan kegiatan organisme tanah di lahan mereka diantaranya adalah
Menyediakan makanan
Petani dapat menyediakan bahan makanan untuk organisme tanah dengan cara memelihara tanaman penutup tanah dan menambah bahan organik seperti mulsa kompos merang pupuk hijau dan pupuk kandang ke dalam tanah yang mereka kelola
Bahan organic menjadi makanan organism tanah (Sumber http2bpblogspotcom_AJnRBYfjyYoTS0F2qc0SmIAAAAAAA
ACdYqXqR9vs5_sUs1600soil-lifejpg diunduh 2352011)
Menyediakan cukup oksigen (aerasi tanah yang baik)
Seperti mahluk hidup yang lain organisme tanah membutuhkan cukup oksigen untuk hidup Petani dapat menjamin ketersediaan oksigen yang cukup untuk organisme tanah dengan cara mencegah pemadatan tanah Pemadatan tanah dapat mengurangi pori-pori tanah sehingga ketersedian udara menjadi lebih sedikit Pemadatan tanah dapat terjadi apabila tanah diinjak-injak oleh hewan dan manusia atau dilalui mesin-mesin berat secara berlebihan (trampling) terutama pada saat tanah sedang basah
Menyediakan air
Organisme tanah juga membutuhkan air dalam jumlah tertentu Tetapi kalau terlalu banyak air (dalam tanah yang jenuh) mereka bisa mati karena kekurangan oksigen Petani dapat mengatur ketersediaan air didalam tanah dengan cara memperbaiki struktur tanah Aggergate tanah yang lebih besar dapat menyimpan air di dalam pori-pori halus dan dapat mengeluarkan kelebihan air melalui pori-pori besar Drainase yang cukup di lahan yang banjir juga dapat memperbaiki kondisi tanah untuk habitat organisme tanah
Melindungi habitat biota Petani dapat mendukung kehidupan organisme tanah
dengan cara melindungi habitat mereka Pemeliharaan tanaman penutup tanah adalah cara yang terbaik untuk melindungi habitat organisme tanah dari bahaya kekeringan Penggunaan mulsa juga dapat melindungi habitat mereka Penggunaan mulsa organik dapat juga berfungsi sebagai sumber makanan bagi organisme tanah Musa plastik dapat mengurangi resiko penyakit dan hama tertentu karena mulsa tersebut cenderung meningkatkan suhu permukaan tanah dan dapat menghambat pergerakan hama dari tanah ke tanaman Tetapi mulsa plastik tidak dapat meningkatkan bahan organik tanah sehingga pendauran ulang unsur hara tidak terjadi Cara yang lain adalah dengan pengolahan tanah yang tepat guna Pengolahan tanah yang berlebihan dapat merusak pori-pori tanah dimana organisme tanah hidup
Cacing Tanah
Cacing tanah dalam berbagai hal mempunyai arti penting misalnya bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur sebab kotoran cacing tanah yang bercampur dengan tanah telah siap untuk diserap akar tumbuh-tumbuhan Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Lubang-lubang yang dibuat oleh cacing tanah meningkatkan konsentrasi udara dalam tanah Disamping itu pada saat musim hujan lubang tersebut akan melipatgandakan kemampuan tanah menyerap air Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan mempertahankan struktur tanah agar tetap gembur
Cacing ini hidup didalam liang tanah yang lembab subur dan suhunya tidak terlalu dingin Untuk pertumbuhannya yang baik cacing ini memerlukan tanah yang sedikit asam
sampai netral atau pH 6-72 Kulit cacing tanah memerlukan kelembabancukup tinggi agar dapat berfungsi normal dan tidak rusak yaitu berkisar 15 - 30 Suhu yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan antara 15oC-25oC (Anonimous 2010b)
Faktor-faktor yang mempengaruhi ekologis cacing tanah meliputi (a) kemasaman (pH) tanah (b) kelengasan tanah (c) temperatur (d) aerasi dan CO2 (e) bahan organik (f) jenis tanah dan (g) suplai nutrisi (Hanafiah dkk 2007) Sebanyak 85 dari berat tubuh cacing tanah berupa air sehingga sangatlah penting untuk menjaga media pemeliharaan tetap lembab (kelembaban optimum berkisar antara 15 - 30 ) Tubuh cacing mempunyai mekanisme untuk menjaga keseimbangan air dengan mempertahankan kelembaban di permukan tubuh dan mencegah kehilangan air yang berlebihan Cacing yang terdehidrasi akan kehilangan sebagian besar berat tubuhnya dan tetap hidup walaupun kehilangan 70 - 75 kandungan air tubuh Kekeringan yang berkepanjangan memaksa cacing tanah untuk bermigrasi ke lingkungan yang lebih cocok Kelembaban sangat diperlukan untuk menjaga agar kulit cacing tanah berfungsi normal Bila udara terlalu kering akan merusak keadaan kulit Untuk menghindarinya cacing tanah segera masuk kedalam lubang dalam tanah berhenti mencari makan dan akhirnya akan mati Bila kelembaban terlalu tinggi atau terlalu banyak air cacing tanah segera lari untuk mencari tempat yang pertukaran udaranya (aerasinya) baik Hal ini terjadi karena cacing tanah mengambil oksigen dari udara bebas untuk pernafasannya melalui kulit Kelembaban yang baik untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan cacing tanah adalah antara 15 sampai 30 (Anonimous 2010a)
Cacing tanah keluar permukaan hanya pada saat-saat tertentu Pada siang hari cacing tanah tidak pernah keluar kepermukaan tanah kecuali jika saat itu terjadi hujan yang cukup menggenangi liangnya Cacing tanah takut keluar pada siang hari karena tidak kuat terpapar panas matahari terlalu lama Pemanasan yang terlalu lama menyebabkan banyak cairan tubuhnya yang akan menguap Cairan tubuh cacing tanah penting untuk menjaga tekanan osmotik koloidal tubuh dan bahan membuat lendir Lendir yang melapisi permukaan tubuh salah satunya berfungsi memudahkan proses difusi udara melalui permukaan kulit Cacing tanah akan keluar terutama pada pagi hari sesudah hujan Hal ini dilakukan karena sesaat setelah hujan biasanya liang mereka terendam air sehingga aerasi dalam liang tidak bagus sehingga mereka keluar dalam rangka menghindari keadaan kesulitan bernafas dalam liang Cacing tanah juga tidak kuat bila terendam air
terlalu lama sehingga cendrung menghindar dari genangan air yang dalam Dalam keadaan normal mereka akan pergi kepermukaan tanah pada malam hari Pada malam suhu udara tidak panas dan kelembaban udara tinggi sehingga cacing tanah bisa bebas keluar untuk beraktivitas Dalam keadaan terlalu dingin atau sangat kering cacing tanah segera masuk kedalam liang beberapa cacing sering terdapat meligkar bersama-sama dengan diatasnya terdapat lapisan tanah yang bercampur dengan lendir Lendir dalam hal ini berfungsi sebagai isolator yang mempertahankan suhu tubuh cacing tanah agar tidak terlalu jauh terpengaruh oleh suhu lingkungan Posisi melingkar dalam liang memperkecil kontak kulit dengan udara sehingga memperkecil pengaruh dari suhu udara luar (Anonimous 2010c)
Peranan Cacing Pada Perubahan Sifat Fisik TanahAktivitas cacing tanah yang mempengaruhi struktur
tanah meliputi (1) pencernaan tanah perombakan bahan organik pengadukannya dengan tanah dan produksi kotorannya yang diletakkan dipermukaan atau di dalam tanah (2) penggalian tanah dan transportasi tanah bawah ke atas atau sebaliknya (3) selama proses (1) dan (2) juga terjadi pembentukan agregat tanah tahan air perbaikan status aerase tanah dan daya tahan memegang air (Hanafiah dkk 2007)
Cacing penghancur serasah (epigeic) merupakan kelompok cacing yang hidup di lapisan serasah yang letaknya di atas permukaan tanah tubuhnya berwarna gelap tugasnya menghancurkan seresah sehingga ukurannya menjadi lebih kecil Cacing penggali tanah (anecic dan endogeic) merupakan cacing jenis penggali tanah yang hidup aktif dalam tanah walaupun makanannya berupa bahan organik di permukaan tanah dan ada pula dari akar-akar yang mati di dalam tanah Kelompok cacing ini berperanan penting dalam mencampur serasah yang ada di atas tanah dengan tanah lapisan bawah dan meninggalkan liang dalam tanah Kelompok cacing ini membuang kotorannya dalam tanah atau di atas permukaan tanah Kotoran cacing ini lebih kaya akan karbon (C) dan hara lainnya dari pada tanah sekitarnya (Hairiah dkk 1986)
Cacing mampu menggali lubang di sekitar permukaan tanah sampai kedalaman dua meter dan aktivitasnya meningkatkan kadar oksigen tanah sampai 30 persen memperbesar pori-pori tanah memudahkan pergerakan akar tanaman serta meningkatkan kemampuan tanah untuk menyerap dan menyimpan air Zat-zat organik dan fraksi liat yang dihasilkan cacing bisa memperbaiki daya ikat antar partikel tanah sehingga menekan terjadinya proses pengikisanerosi hingga 40 persen (Kartini 2008)
Arthropoda Tanah Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan
jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung (Hanafiah dkk 2007)
Arthropoda adalah filum yang paling besar dalam dunia hewan dan mencakup serangga laba-laba udang lipan dan hewan sejenis lainnya Arthropoda adalah nama lain hewan berbuku-buku Empat dari lima bagian (yang hidup hari ini) dari spesies hewan adalah arthropoda dengan jumlah di atas satu juta spesies modern yang ditemukan dan rekor fosil yang mencapai awal Cambrian Arthropoda biasa ditemukan di laut air tawar darat dan lingkungan udara serta termasuk berbagai bentuk simbiotis dan parasit Hampir dari 90 dari seluruh jenis hewan yang diketahui orang adalah Arthropoda Arthropoda dianggap berkerabat dekat dengan Annelida contohnya adalah Peripetus di Afrika Selatan (Anonimous 2010d)
Keanekaragaman jenis arthropoda tanah secara meruang-mewaktu berhubungan dengan keadaan faktor lingkungan abiotik pada setiap komunitas tumbuhan yaitu ketebalan serasah kandungan bahan organik pH tanah dan suhu udara (Subahar dan Adianto 2008)
Mikroba Tanah
Di tanah terdapat milyaran mikrobia misalnya bakteri fungi alga protozoa dan virus Tanah merupakan lingkungan hidup yang amat kompleks Kotoran dan jasad hewan serta jaringan tumbuhan akan terkubur dalam tanah Semuanya memberi konstribusi dalam menyuburkan tanah Proses penyuburan tanah ini dibantu oleh mikrobia Tanpa mikrobia semua jasad tidak akan hancur Salut untuk mikrobia tanah yang mampu menyeimbangkan kelangsungan hidup di bumi Jumlah dan jenis mikrobia dalam tanah bergantung pada jumlah dan jenis kelembaban tingkat aerasi suhu pH dan pengolahan dapat menambah jumlah mikrobia tanah
Mikrobia tanah berupa bakteri melalui metode hitungan mikroskopik langsung berjumlah milyaran setiap gram tanah sedangkan hitungan agar cawan diperoleh jutaan Bakteri umumnya bersifat heterotrof Contohnya Actinomycetes yang
mencakup jenis-jenis Nocardia Streptomyces dan Micromonospora Organisme ini yang menyebabkan bau khas tanah Actinomycetes berperan menambah kesuburan tanah dengan mengurai senyawa-senyawa kompleks dan mampu membentuk senyawa antibiotik namun jumlahnya sedikit Antibiotik ini terdapat di sekitar sel-sel Actinomycetes saja Sedangkan Cyanobacteria berperan dalam transformasi batu-batuan menjadi tanah dan asam-asam yang terbentuk dalam proses metabolisme dapat melarutkan mineral-mineral bebatuan
Fungi berjumlah antara ratusan sampai ribuan per gram tanah Fungi berperan dalam meningkatkan struktur fisik tanah dan dekomposisi bahan-bahan organik kompleks dari jaringan tumbuhan seperti selulosa lignin dan pektin Contohnya Penicillium Mucor Rhizopus Fusarium Cladosporium Aspergillus dan Trichomonas Populasi alga lebih sedikit dibanding fungi dan bakteri Alga berperan dalam mengakumulasi bahan-bahan organik akibat aktivitas fotosintetik dan bila berasosiasi dengan fungi akan merombak bebatuan menjadi tanah Misalnya Chlorophyta (alga hijau) dan Chrysophyta (diatom) Rhizosfer merupakan tempat pertemuan antara tanah dengan akar tumbuhan Jumlah mikrobia di daerah perakaran lebih banyak dibanding tanah yang tidak terdapat perakaran karena di daerah perakaran terdapat nutrien-nutrien seperti asam amino dan vitamin yang disekresikan oleh jaringan akar
Tanah dapat menyuburkan dirinya sendiri karena keberadaan mikroba tanah Ungkapan ini tidak berlebihan apabila kita mengamati kehidupan mikroba di dalam tanah yang bermanfaat memperbaiki kesuburan tanah Saat ini sudah dikenali sekitar dua juta mikroba tanah Dari sekian mikroba yang ditemukan ada yang memiliki aktivitas pendukung kesuburan tanaman -- sebagai pelarut P pengikat N bebas penghasil faktor tumbuh perombak bahan organik Juga ada mikroba yang menghasilkan biopestisida perombak bahan kimia agro (pestisida) mikroba resisten logam berat (pengakumulasi dan pereduksi) mikroba perombak sianida dan mikroba agen denitrifikasi-nitrifikasi
Tanah adalah habitat yang sangat kaya akan keragaman mikroorganisme seperti bakteri aktinomicetes fungi protozoa alga dan virus Tanah-tanah pertanian yang subur mengandung lebih dari 100 juta mikroba per gram tanah Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroba-mikroba tersebut Sebagian besar mikroba tanah memiliki peranan yang menguntungan bagi pertanian Mikroba tanah antara lain berperan dalam mendegradasi limbah-limbah organik pertanian re-cycling hara tanaman fiksasi biologis
nitrogen dari udara pelarutan fosfat merangsang pertumbuhan tanaman biokontrol patogen tanaman membantu penyerapan unsur hara tanaman dan membentuk simbiosis menguntungan
Tiga unsur hara esensial bagi tanaman yaitu Nitrogen (N) fosfat (P) dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitas mikroba tanah Hara N sebenarnya tersedia melimpah di udara Kurang lebih 74 kandungan udara adalah N Namun N udara tidak dapat langsung diserap oleh tanaman Tidak ada satupun tanaman yang dapat menyerap N dari udara N harus difiksasiditambat oleh mikroba tanah dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dengan tanaman dan ada pula yang hidup bebas di sekitar perakaran tanaman
Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaan unsur hara tanaman adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K) Tanah-tanah yang lama diberi pupuk superfosfat (TSPSP 36) umumnya kandungan P-nya cukup tinggi (jenuh) Namun hara P ini sedikittidak tersedia bagi tanaman karena terikat pada mineral liat tanah yang sukar larut Di sinilah peranan mikroba pelarut P Mikroba ini akan melepaskan ikatan P dari mineral liat tanah dan menyediakannya bagi tanaman Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P antara lain Aspergillus sp Penicillium sp Zerowilia lipolitika Pseudomonas sp Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P umumnya juga berkemampuan tinggi dalam melarutkan K
Beberapa mikroba tanah juga mampu menghasilkan hormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserap oleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat atau lebih besar Kelompok mikroba yang mampu menghasilkan hormon tanaman antara lain Pseudomonas sp dan Azotobacter sp
Mikroba-mikroba tanah yang bermanfaat untuk melarutkan unsur hara membantu penyerapan unsur hara maupun merangsang pertumbuhan tanaman diformulasikan dalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagai biofertilizer untuk pertanian
Hasil-hasil temuan bioteknologi terbaru mikroba antagonis seperti penyakit tular tanah dapat diubah secara alamiah menjadi mikroba yang mempunyai kemampuan menyediakan unsurunsur hara bagi tanaman dan melawan penyakit karena berperan sebagai produser antibiotik alias dokter tanaman untuk penyakit tular tanah Mikroba tersebut diperoleh dengan cara isolasi dari alam yang kemudian
diperbanyak di laboratorium dan kemudian dapat dipakai sebagai bahan pupuk hayati
Misalnya Trichoderma dan Gliocladium kedua mikroba ini berperan pentiong dalam ketersediaan nutrisi tanaman dalam tanah Bio-aktifator yang berisi mikroba Trichoderma dan Gliocladium sangat bermanfaat bagi tanaman khususnya dalam proses
1 Mempercepat pematangan pupuk kandang dan meningkatkan kesuburan tanah
2 Meningkatkan ketegaran bibit tanaman3 Meningkatkan ketahanan tanaman terhadap
serangan penyakit layu (Fusarium sp) dan layu bakteri (pseukdomonas sp) serta penyakit busuk daun (Phytophthora sp) terutama pada tanaman tomat cabai kubis dan kentang
4 Mencegah terjadinya serangan penyakit rebah kecambah (Pythium sp) dan Rhizoctonia dan akar gada (Plasmodiophora sp) pada pesemaian
Fungsi Ekosistem Tanah
Respirasi Tanah
Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan (1) Jumlah CO2 yang dihasilkan dan (2) Jumlah O2 yang digunakan oleh mikroba tanah Pengukuran respirasi ini berkorelasi baik dengan peubah kesuburan tanah yang berkaitar dengan aktifitas mikroba seperti (1) Kandungan bahan organic (2) Transformasi N atau P (3) Hasil antara (4) pH dan (5) Rata-rata jumlah mikroorganisme (Andre 2010)
Respirasi tanah merupakan suatu proses yang terjadi karena adanya kehidupan mikrobia yang melakukan aktifitas hidup dan berkembang biak dalam suatu masa tanah Mikrobia dalam setiap aktifitasnya membutuhkan O2 atau mengeluarkan CO2 yang dijadikan dasar untuk pengukuran respirasi tanah Laju respirasi maksimum terjadi setelah beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia dalam tanah karena banyaknya populasi mikrobia mempengaruhi keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah (Ragil 2009)
Adapun cara penetapan tanah di laboratorium lebih disukai Prosedur di laboratorium meliputi penetapan pemakaian O2 atau jumlah CO2 yang dihasilkan dari sejumlah contoh tanah yang diinkubasi dalam keadaan yang diatur di laboratorium Dua macam inkubasi di laboratorium adalah 1) Inkubasi dalam keadaan yang stabil (steady-stato) 2) Keadaan yang berfluktuasi Untuk keadaan yang stabil kadar air temperatur kecepatan aerasi dan pengaturan ruangan harus dilakukan dengan sebaik mungkin
Peningkatan respirasi terjadi bila ada pembasahan dan pengeringan fluktuasi aerasi tanah selama inkubasi Oleh karena itu peningkatan respirasi dapat disebabkan oleh perubahan lingkungan yang luar biasa Hal ini bisa tidak mencerminkan keadaan aktivitas mikroba dalam keadaan lapang cara steady-stato telah digunakan untuk mempelajari
dekomposisi bahan organik dalam penelitian potensi aktivitas mikroba dalam tanah dan dalam perekembangan penelitian (Iswandi 1989)
Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi dan aktifitas mikroba tanah Metode respirasi tanah masih sering digunakan karena cukup peka konsisten sederhana dan tidak memerlukan alat yang canggih dan mahal Pengukuran respirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia Laju respirasi maksimum biasanya terjadi setelah beberapa hari atau beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
CO2 yang Dilepaskan Akar Tanaman
Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang di dalamnya terdapat akar tanaman dan berbagai macam mikroorganisme Mikroorganisme dalam tanah biasanya terkonsentrasi pada daerah sekitar perakaran karena akar mengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan eksudat Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalam penyerapan unsur hara yang terjadi di rizosfer Interaksi yang terjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-beda sehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikan harus dilakukan pada kondisi yang tepat Aktivitas mikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasi dan biomassa karbon mikroorganisme (C-organik) tanah (Annisa 2008)
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2 Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik
dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi asam amino untuk protein nukleotida untuk asam nukleat dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak sterol karotenoid pigmen flavonoid seperti antosianin dan senyawa aromatik tertentu lainnya seperti lignin
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Organisme Tanah
Organisme tanah atau disebut juga biota tanah merupakan semua makhluk hidup baik hewan (fauna) maupun tumbuhan (flora) yang seluruh atau sebagian dari fase hidupnya berada dalam sistem tanah
bull Organisme tanah dapat menguntungkan petani karena
mereka memperbaiki kesuburan tanah dan dapat membantu ketersediaan hara bagi tanaman dan membantu pengendalian hama penyakit
bull Organisme tanah memerlukan makanan oksigen air dan habitat yang layak untuk tumbuh
bull Petani dapat memperkaya organisme tanah dengan jalan menyediakan penutup tanah organic yang cukup menambah bahan organik ke dalam tanah memelihara drainase tanah yang baik dan menghindari pengolahan tanah yang berlebihan
bull Di bawah permukaan tanah terdapat satu dunia lain yang penuh dengan jasad hidup atau organisme tanah Organisme tanah ini berfungsi sebegai tenaga kerja bagi para petani karena mereka membantu menyediakan ketersediaan hara yang dibutuhkan tanaman dan memperbaiki struktur tanah
Pengelompokan Organisme Tanah
Ada beberapa jenis organisme tanah diantaranya adalah 1 Pemecah bahan organik seperti slaters (spesies Isopoda)
tungau (mites) kumbang dan collembola yang memecah-mecah bahan organic yang besar menjadi bagian-bagian kecil
2 Pembusuk (decomposer) bahan organik seperti jamur dan bakteri yang memecahkan bahan-bahan cellular
3 Organisme bersimbiosis hidup padadi dalam akar tanaman dan membantu tanaman untuk mendapatkan hara dari dalam tanah Mycorrhiza bersimbiosis dengan tanaman dan membantu tanaman untuk mendapatkan hara posfor sedangkan rhizobium membantu tanaman untuk mendapatkan nitrogen
4 Pengikat hara yang hidup bebas seperti alga dan azotobakter mengikat hara di dalam tanah
5 Pembangun struktur tanah seperti akar tanaman cacing tanah ulat-ulat dan jamur semuanya membantu mengikat partikel-partikel tanah sehingga struktur tanah menjadi stabil dan tahan terhadap erosi
6 Patogen seperti jenis jamur tertentu bakteri dan nematoda dapat menyerang jaringan tanaman
7 Predator atau pemangsa termasuk protozoa nematoda parasite dan jenis jamur tertentu semuanya memangsa organisme tanah yang lain sebsagai sumber makanan mereka
8 Occupant penghuni adalah jenis organisme tanah yang menggunakan tanah sebagai tempat tinggal sementara pada tahap siklus hidup tertentu seperti ulat (larvae) dan telur cacing
Klasifikasi organism tanah
Micro-organisme Microflora lt5 microm BacteriaFungi
Microfauna lt100 microm ProtozoaNematodes
Macro-organisme
Meso-organisms
100 microm - 2 mm
SpringtailsMites
Macro-organisms
2 - 20 mm EarthwormsMillipedesWoodliceSnails and slugs
Tumbuhan Algae 10 microm
Roots gt 10 microm
Catatan Partikel liat lebih kecil dari 2 micromSumber Swift Heal and Anderson 1979
Berdasarkan peranannya organisme tanah dibagi menjadi tiga kelompok yaitu (a) organisme yang menguntungkan bagi pertumbuhan dan perkembangan tanaman (b) organisme yang merugikan tanaman dan (c) organisme yang tidak menguntungkan dan tidak merugikan Contoh organisme tanah yang menguntungkan
1 Organisme tanah yang dapat menyumbangkan nitrogen ke tanah dan tanaman yaitu bakteri
pemfiksasi nitrogen (Rhizobium Azosphirillum Azotobacter dll)
2 Organisme tanah yang dapat melarutkan fosfat yaitu bakteri pelarut fosfat (Pseudomonas) dan fungi pelarut fosfat
3 Organisme tanah yang dapat meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman yaitu cacing tanah
Salah satu organisme tanah yang umum dijumpai adalah cacing tanah Cacing tanah mempunyai arti penting bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan memper-tahankan struktur tanah agar tetap gembur Biota tanah lain yang umum dijumpai adalah Arthropoda Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung
Aktivitas biota tanah dapat meningkatkan kesuburan tanah Aktivitas biota tanah dapat diukur dengan mengukur besar respirasi di dalam tanah Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untak kegiatan kehidupan seperti sintesis (anabolisme) gerak pertumbuhan
Pentingnya Organisme Tanah
Beberapa fungsi penting dari organism tanah (biota) adalah
Fungsi-fungsi Organisme yang terlibat Memelihara struktur tanah
Bioturbating invertebrates and plant roots mycorrhizae and some other micro-organisms
Regulasi proses hidrologis
Most bioturbating invertebrates and plant roots
Pertukaran gas dan sequestration karbon (akumulasi dalam tanah)
Mostly micro-organisms and plant roots some C protected in large compact biogenic invertebrate aggregates
Detoksifikasi tanah Mostly micro-organisms Siklus unsure hara Mostly micro-organisms and plant roots
some soil- and litter-feeding invertebrates Dekomposisi bahan organic
Various saprophytic and litter-feeding invertebrates (detritivores) fungi bacteria actinomycetes and other micro-organisms
Mengendalikan gangguan hama-parasit-penyakit
Plants mycorrhizae and other fungi nematodes bacteria and various other micro-organisms collembolan earthworms various predators
Sumber makanan dan obat-obatan
Plant roots various insects (crickets beetle larvae ants termites) earthworms vertebrates micro-organisms and their by-products
Hubungan Symbiotic dan asymbiotic dengan tanaman dan akarnya
Rhizobia mycorrhizae actinomycetes diazotrophic bacteria and various other rhizosphere micro-organisms ants
Mengontrol pertumbuhan tanaman (positive dan negative)
Direct effects plant roots rhizobia mycorrhizae actinomycetes pathogens phytoparasitic nematodes rhizophagous insects plant-growth promoting rhizosphere micro-organisms biocontrol agents Indirect effects most soil biota
Mikroba tanah sangat penting bagi pertumbuhan tanaman Mereka memperbanyak diri dan aktif membantu penyediaan unsure hara bagi tanaman melalui proses simbiosis dengan jalan melepaskan unsur hara yang ldquoterikatrdquo menjadi bentuk yang tersedia bagi akar tanaman Mikroba tanah ini juga mempunyai peran aktif melindungi tanaman melawan penyakit ldquosoil-borne diseasesrdquo
Pentingnya organism tanah (Sumber httpxtekhaabiotekhcomnutri_cyclehtm duiakses
2762011)
Mendaur ulang bahan organik tanahOrganisme tanah mendaur ulang (recycle) bahan
organik dengan cara memakan bahan tanaman dan hewan yang mati kotoran hewan dan organisme tanah yang lain Mereka memecah bahan organik menjadi bagian-bagian yang lebih kecil sehingga dapat dibusukkan oleh jasad renik seperti jamur dan bakteri Ketika mereka memakan bahan organik sisa makanan dan kotoran mereka dapat membantu perbaikan struktur dan kesuburan tanah
Decomposition of organic matter is largely a biological process that occurs naturally Its speed is determined by three major factors soil organisms the physical environment and the quality of the organic matter (Brussaard 1994) In the decomposition process different products are released carbon dioxide (CO2) energy water plant nutrients and resynthesized organic carbon compounds Successive decomposition of dead material and modified organic matter results in the formation of a more complex organic matter called humus This process is called
humification Humus affects soil properties As it slowly decomposes it colours the soil darker increases soil aggregation and aggregate stability increases the CEC (the ability to attract and retain nutrients) and contributes N P and other nutrients
Siklus bahan organic tanah (Sumber httpwwwfaoorgdocrep009a0100ea0100e00gif
diunduh 2742011)
Organisme tanah membantu meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman Ketika organisme tanah memakan bahan organik atau
makanan yang lain sebagian hara yang tersedia disimpan didalam tubuh mereka dan hara yang tidak diperlukan dikeluarkan didalam kotoran mereka (sebagai contoh phosphor dan nitrogen) Hara di dalam kotoran orgnisma tanah ini dapat diserap oleh akar tanaman
Sebagian organisme tanah membina hubungan simbiosis dengan akar tanaman dan dapat membantu akar tanaman menyerap lebih banyak unsur hara dibandingkan kalau tidak ada kerjasama dengan organisme tanah Sebagai contoh adalah mycorrhiza yang membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak posfor sedangkan rhizobia membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak nitrogen
Organisme tanah memperbaiki struktur tanah
Bahan sekresi dari organisme tanah dapat mengikat partikel-partikel tanah menjadi agregate yang lebih besar Contohnya bakteri mengeluarkan kotoran yang berbentuk dan bersifat seperti perekat (organic gum) Jamur-jamuran memproduksi bahan berupa benang-benang halus yang disebut hifa Zat perekat dari bakteri dan hifa jamur dapat mengikat partikel-partikel tanah secara kuat sehingga agregate tanah yang besar pun tidak mudah pecah walaupun basah Agregate tanah yang besar tersebut dapat menyimpan air tanah dalam pori-pori halus di antara partikel-partikel tanah untuk digunakan oleh tanaman Dalam keadaan air berlebihan air dapat dengan mudah mengalir keluar melalui pori-pori besar diantara agregatendashagregate tanah yang besar
Organisme tanah yang lebih besar dapat memperbaiki struktur tanah dengan cara membuat saluran-saluran (lubang-lubang) di dalam tanah (contohnya lubang cacing) dan membantu mengaduk-aduk dan mencampur baurkan partikel-partikel tanah sehingga aerasi (aliran udara) tanah menjadi lebih baik Pembuatan saluran-saluran dan lubang-lubang ini memperbaiki infiltrasi dan pergerakan air didalam tanah serta drainase
Struktur tanah (Sumber httpwwwnanikal-unibnet201102struktur-tanah hellip diunduh 2652011)
Soil organisms are responsible for soil structure Biologically created structure improves water holding capacity equally preventing leaching of nutrients as the nutrients are bound in the bodies of the organisms Chemical fertiliser to the contrary is highly water soluble and leaches very easily Soils with a healthy micro biological population prevent soil erosion Soil particles are glued together in a porous granule structures micro-aggregate so even heavy rainfall can not displace them
Genesis struktur tanah (Sumber httpghortnlimagesthumbskorrelstructjpg)
Organisme tanah dapat membantu mengendalikan gangguan hama dan penyakit Organisme tanah yang memakan organisme lain yang
lebih kecil dapat menekan serangan hama penyakit dengan cara mengontrol jenis dan jumlah organisme di dalam tanah
Pengelolaan lahan pertanian yang dapat memperkaya organisme tanah Ada beberapa cara yang dapat dilakukan para petani
untuk meningkatkan kegiatan organisme tanah di lahan mereka diantaranya adalah
Menyediakan makanan
Petani dapat menyediakan bahan makanan untuk organisme tanah dengan cara memelihara tanaman penutup tanah dan menambah bahan organik seperti mulsa kompos merang pupuk hijau dan pupuk kandang ke dalam tanah yang mereka kelola
Bahan organic menjadi makanan organism tanah (Sumber http2bpblogspotcom_AJnRBYfjyYoTS0F2qc0SmIAAAAAAA
ACdYqXqR9vs5_sUs1600soil-lifejpg diunduh 2352011)
Menyediakan cukup oksigen (aerasi tanah yang baik)
Seperti mahluk hidup yang lain organisme tanah membutuhkan cukup oksigen untuk hidup Petani dapat menjamin ketersediaan oksigen yang cukup untuk organisme tanah dengan cara mencegah pemadatan tanah Pemadatan tanah dapat mengurangi pori-pori tanah sehingga ketersedian udara menjadi lebih sedikit Pemadatan tanah dapat terjadi apabila tanah diinjak-injak oleh hewan dan manusia atau dilalui mesin-mesin berat secara berlebihan (trampling) terutama pada saat tanah sedang basah
Menyediakan air
Organisme tanah juga membutuhkan air dalam jumlah tertentu Tetapi kalau terlalu banyak air (dalam tanah yang jenuh) mereka bisa mati karena kekurangan oksigen Petani dapat mengatur ketersediaan air didalam tanah dengan cara memperbaiki struktur tanah Aggergate tanah yang lebih besar dapat menyimpan air di dalam pori-pori halus dan dapat mengeluarkan kelebihan air melalui pori-pori besar Drainase yang cukup di lahan yang banjir juga dapat memperbaiki kondisi tanah untuk habitat organisme tanah
Melindungi habitat biota Petani dapat mendukung kehidupan organisme tanah
dengan cara melindungi habitat mereka Pemeliharaan tanaman penutup tanah adalah cara yang terbaik untuk melindungi habitat organisme tanah dari bahaya kekeringan Penggunaan mulsa juga dapat melindungi habitat mereka Penggunaan mulsa organik dapat juga berfungsi sebagai sumber makanan bagi organisme tanah Musa plastik dapat mengurangi resiko penyakit dan hama tertentu karena mulsa tersebut cenderung meningkatkan suhu permukaan tanah dan dapat menghambat pergerakan hama dari tanah ke tanaman Tetapi mulsa plastik tidak dapat meningkatkan bahan organik tanah sehingga pendauran ulang unsur hara tidak terjadi Cara yang lain adalah dengan pengolahan tanah yang tepat guna Pengolahan tanah yang berlebihan dapat merusak pori-pori tanah dimana organisme tanah hidup
Cacing Tanah
Cacing tanah dalam berbagai hal mempunyai arti penting misalnya bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur sebab kotoran cacing tanah yang bercampur dengan tanah telah siap untuk diserap akar tumbuh-tumbuhan Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Lubang-lubang yang dibuat oleh cacing tanah meningkatkan konsentrasi udara dalam tanah Disamping itu pada saat musim hujan lubang tersebut akan melipatgandakan kemampuan tanah menyerap air Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan mempertahankan struktur tanah agar tetap gembur
Cacing ini hidup didalam liang tanah yang lembab subur dan suhunya tidak terlalu dingin Untuk pertumbuhannya yang baik cacing ini memerlukan tanah yang sedikit asam
sampai netral atau pH 6-72 Kulit cacing tanah memerlukan kelembabancukup tinggi agar dapat berfungsi normal dan tidak rusak yaitu berkisar 15 - 30 Suhu yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan antara 15oC-25oC (Anonimous 2010b)
Faktor-faktor yang mempengaruhi ekologis cacing tanah meliputi (a) kemasaman (pH) tanah (b) kelengasan tanah (c) temperatur (d) aerasi dan CO2 (e) bahan organik (f) jenis tanah dan (g) suplai nutrisi (Hanafiah dkk 2007) Sebanyak 85 dari berat tubuh cacing tanah berupa air sehingga sangatlah penting untuk menjaga media pemeliharaan tetap lembab (kelembaban optimum berkisar antara 15 - 30 ) Tubuh cacing mempunyai mekanisme untuk menjaga keseimbangan air dengan mempertahankan kelembaban di permukan tubuh dan mencegah kehilangan air yang berlebihan Cacing yang terdehidrasi akan kehilangan sebagian besar berat tubuhnya dan tetap hidup walaupun kehilangan 70 - 75 kandungan air tubuh Kekeringan yang berkepanjangan memaksa cacing tanah untuk bermigrasi ke lingkungan yang lebih cocok Kelembaban sangat diperlukan untuk menjaga agar kulit cacing tanah berfungsi normal Bila udara terlalu kering akan merusak keadaan kulit Untuk menghindarinya cacing tanah segera masuk kedalam lubang dalam tanah berhenti mencari makan dan akhirnya akan mati Bila kelembaban terlalu tinggi atau terlalu banyak air cacing tanah segera lari untuk mencari tempat yang pertukaran udaranya (aerasinya) baik Hal ini terjadi karena cacing tanah mengambil oksigen dari udara bebas untuk pernafasannya melalui kulit Kelembaban yang baik untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan cacing tanah adalah antara 15 sampai 30 (Anonimous 2010a)
Cacing tanah keluar permukaan hanya pada saat-saat tertentu Pada siang hari cacing tanah tidak pernah keluar kepermukaan tanah kecuali jika saat itu terjadi hujan yang cukup menggenangi liangnya Cacing tanah takut keluar pada siang hari karena tidak kuat terpapar panas matahari terlalu lama Pemanasan yang terlalu lama menyebabkan banyak cairan tubuhnya yang akan menguap Cairan tubuh cacing tanah penting untuk menjaga tekanan osmotik koloidal tubuh dan bahan membuat lendir Lendir yang melapisi permukaan tubuh salah satunya berfungsi memudahkan proses difusi udara melalui permukaan kulit Cacing tanah akan keluar terutama pada pagi hari sesudah hujan Hal ini dilakukan karena sesaat setelah hujan biasanya liang mereka terendam air sehingga aerasi dalam liang tidak bagus sehingga mereka keluar dalam rangka menghindari keadaan kesulitan bernafas dalam liang Cacing tanah juga tidak kuat bila terendam air
terlalu lama sehingga cendrung menghindar dari genangan air yang dalam Dalam keadaan normal mereka akan pergi kepermukaan tanah pada malam hari Pada malam suhu udara tidak panas dan kelembaban udara tinggi sehingga cacing tanah bisa bebas keluar untuk beraktivitas Dalam keadaan terlalu dingin atau sangat kering cacing tanah segera masuk kedalam liang beberapa cacing sering terdapat meligkar bersama-sama dengan diatasnya terdapat lapisan tanah yang bercampur dengan lendir Lendir dalam hal ini berfungsi sebagai isolator yang mempertahankan suhu tubuh cacing tanah agar tidak terlalu jauh terpengaruh oleh suhu lingkungan Posisi melingkar dalam liang memperkecil kontak kulit dengan udara sehingga memperkecil pengaruh dari suhu udara luar (Anonimous 2010c)
Peranan Cacing Pada Perubahan Sifat Fisik TanahAktivitas cacing tanah yang mempengaruhi struktur
tanah meliputi (1) pencernaan tanah perombakan bahan organik pengadukannya dengan tanah dan produksi kotorannya yang diletakkan dipermukaan atau di dalam tanah (2) penggalian tanah dan transportasi tanah bawah ke atas atau sebaliknya (3) selama proses (1) dan (2) juga terjadi pembentukan agregat tanah tahan air perbaikan status aerase tanah dan daya tahan memegang air (Hanafiah dkk 2007)
Cacing penghancur serasah (epigeic) merupakan kelompok cacing yang hidup di lapisan serasah yang letaknya di atas permukaan tanah tubuhnya berwarna gelap tugasnya menghancurkan seresah sehingga ukurannya menjadi lebih kecil Cacing penggali tanah (anecic dan endogeic) merupakan cacing jenis penggali tanah yang hidup aktif dalam tanah walaupun makanannya berupa bahan organik di permukaan tanah dan ada pula dari akar-akar yang mati di dalam tanah Kelompok cacing ini berperanan penting dalam mencampur serasah yang ada di atas tanah dengan tanah lapisan bawah dan meninggalkan liang dalam tanah Kelompok cacing ini membuang kotorannya dalam tanah atau di atas permukaan tanah Kotoran cacing ini lebih kaya akan karbon (C) dan hara lainnya dari pada tanah sekitarnya (Hairiah dkk 1986)
Cacing mampu menggali lubang di sekitar permukaan tanah sampai kedalaman dua meter dan aktivitasnya meningkatkan kadar oksigen tanah sampai 30 persen memperbesar pori-pori tanah memudahkan pergerakan akar tanaman serta meningkatkan kemampuan tanah untuk menyerap dan menyimpan air Zat-zat organik dan fraksi liat yang dihasilkan cacing bisa memperbaiki daya ikat antar partikel tanah sehingga menekan terjadinya proses pengikisanerosi hingga 40 persen (Kartini 2008)
Arthropoda Tanah Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan
jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung (Hanafiah dkk 2007)
Arthropoda adalah filum yang paling besar dalam dunia hewan dan mencakup serangga laba-laba udang lipan dan hewan sejenis lainnya Arthropoda adalah nama lain hewan berbuku-buku Empat dari lima bagian (yang hidup hari ini) dari spesies hewan adalah arthropoda dengan jumlah di atas satu juta spesies modern yang ditemukan dan rekor fosil yang mencapai awal Cambrian Arthropoda biasa ditemukan di laut air tawar darat dan lingkungan udara serta termasuk berbagai bentuk simbiotis dan parasit Hampir dari 90 dari seluruh jenis hewan yang diketahui orang adalah Arthropoda Arthropoda dianggap berkerabat dekat dengan Annelida contohnya adalah Peripetus di Afrika Selatan (Anonimous 2010d)
Keanekaragaman jenis arthropoda tanah secara meruang-mewaktu berhubungan dengan keadaan faktor lingkungan abiotik pada setiap komunitas tumbuhan yaitu ketebalan serasah kandungan bahan organik pH tanah dan suhu udara (Subahar dan Adianto 2008)
Mikroba Tanah
Di tanah terdapat milyaran mikrobia misalnya bakteri fungi alga protozoa dan virus Tanah merupakan lingkungan hidup yang amat kompleks Kotoran dan jasad hewan serta jaringan tumbuhan akan terkubur dalam tanah Semuanya memberi konstribusi dalam menyuburkan tanah Proses penyuburan tanah ini dibantu oleh mikrobia Tanpa mikrobia semua jasad tidak akan hancur Salut untuk mikrobia tanah yang mampu menyeimbangkan kelangsungan hidup di bumi Jumlah dan jenis mikrobia dalam tanah bergantung pada jumlah dan jenis kelembaban tingkat aerasi suhu pH dan pengolahan dapat menambah jumlah mikrobia tanah
Mikrobia tanah berupa bakteri melalui metode hitungan mikroskopik langsung berjumlah milyaran setiap gram tanah sedangkan hitungan agar cawan diperoleh jutaan Bakteri umumnya bersifat heterotrof Contohnya Actinomycetes yang
mencakup jenis-jenis Nocardia Streptomyces dan Micromonospora Organisme ini yang menyebabkan bau khas tanah Actinomycetes berperan menambah kesuburan tanah dengan mengurai senyawa-senyawa kompleks dan mampu membentuk senyawa antibiotik namun jumlahnya sedikit Antibiotik ini terdapat di sekitar sel-sel Actinomycetes saja Sedangkan Cyanobacteria berperan dalam transformasi batu-batuan menjadi tanah dan asam-asam yang terbentuk dalam proses metabolisme dapat melarutkan mineral-mineral bebatuan
Fungi berjumlah antara ratusan sampai ribuan per gram tanah Fungi berperan dalam meningkatkan struktur fisik tanah dan dekomposisi bahan-bahan organik kompleks dari jaringan tumbuhan seperti selulosa lignin dan pektin Contohnya Penicillium Mucor Rhizopus Fusarium Cladosporium Aspergillus dan Trichomonas Populasi alga lebih sedikit dibanding fungi dan bakteri Alga berperan dalam mengakumulasi bahan-bahan organik akibat aktivitas fotosintetik dan bila berasosiasi dengan fungi akan merombak bebatuan menjadi tanah Misalnya Chlorophyta (alga hijau) dan Chrysophyta (diatom) Rhizosfer merupakan tempat pertemuan antara tanah dengan akar tumbuhan Jumlah mikrobia di daerah perakaran lebih banyak dibanding tanah yang tidak terdapat perakaran karena di daerah perakaran terdapat nutrien-nutrien seperti asam amino dan vitamin yang disekresikan oleh jaringan akar
Tanah dapat menyuburkan dirinya sendiri karena keberadaan mikroba tanah Ungkapan ini tidak berlebihan apabila kita mengamati kehidupan mikroba di dalam tanah yang bermanfaat memperbaiki kesuburan tanah Saat ini sudah dikenali sekitar dua juta mikroba tanah Dari sekian mikroba yang ditemukan ada yang memiliki aktivitas pendukung kesuburan tanaman -- sebagai pelarut P pengikat N bebas penghasil faktor tumbuh perombak bahan organik Juga ada mikroba yang menghasilkan biopestisida perombak bahan kimia agro (pestisida) mikroba resisten logam berat (pengakumulasi dan pereduksi) mikroba perombak sianida dan mikroba agen denitrifikasi-nitrifikasi
Tanah adalah habitat yang sangat kaya akan keragaman mikroorganisme seperti bakteri aktinomicetes fungi protozoa alga dan virus Tanah-tanah pertanian yang subur mengandung lebih dari 100 juta mikroba per gram tanah Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroba-mikroba tersebut Sebagian besar mikroba tanah memiliki peranan yang menguntungan bagi pertanian Mikroba tanah antara lain berperan dalam mendegradasi limbah-limbah organik pertanian re-cycling hara tanaman fiksasi biologis
nitrogen dari udara pelarutan fosfat merangsang pertumbuhan tanaman biokontrol patogen tanaman membantu penyerapan unsur hara tanaman dan membentuk simbiosis menguntungan
Tiga unsur hara esensial bagi tanaman yaitu Nitrogen (N) fosfat (P) dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitas mikroba tanah Hara N sebenarnya tersedia melimpah di udara Kurang lebih 74 kandungan udara adalah N Namun N udara tidak dapat langsung diserap oleh tanaman Tidak ada satupun tanaman yang dapat menyerap N dari udara N harus difiksasiditambat oleh mikroba tanah dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dengan tanaman dan ada pula yang hidup bebas di sekitar perakaran tanaman
Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaan unsur hara tanaman adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K) Tanah-tanah yang lama diberi pupuk superfosfat (TSPSP 36) umumnya kandungan P-nya cukup tinggi (jenuh) Namun hara P ini sedikittidak tersedia bagi tanaman karena terikat pada mineral liat tanah yang sukar larut Di sinilah peranan mikroba pelarut P Mikroba ini akan melepaskan ikatan P dari mineral liat tanah dan menyediakannya bagi tanaman Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P antara lain Aspergillus sp Penicillium sp Zerowilia lipolitika Pseudomonas sp Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P umumnya juga berkemampuan tinggi dalam melarutkan K
Beberapa mikroba tanah juga mampu menghasilkan hormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserap oleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat atau lebih besar Kelompok mikroba yang mampu menghasilkan hormon tanaman antara lain Pseudomonas sp dan Azotobacter sp
Mikroba-mikroba tanah yang bermanfaat untuk melarutkan unsur hara membantu penyerapan unsur hara maupun merangsang pertumbuhan tanaman diformulasikan dalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagai biofertilizer untuk pertanian
Hasil-hasil temuan bioteknologi terbaru mikroba antagonis seperti penyakit tular tanah dapat diubah secara alamiah menjadi mikroba yang mempunyai kemampuan menyediakan unsurunsur hara bagi tanaman dan melawan penyakit karena berperan sebagai produser antibiotik alias dokter tanaman untuk penyakit tular tanah Mikroba tersebut diperoleh dengan cara isolasi dari alam yang kemudian
diperbanyak di laboratorium dan kemudian dapat dipakai sebagai bahan pupuk hayati
Misalnya Trichoderma dan Gliocladium kedua mikroba ini berperan pentiong dalam ketersediaan nutrisi tanaman dalam tanah Bio-aktifator yang berisi mikroba Trichoderma dan Gliocladium sangat bermanfaat bagi tanaman khususnya dalam proses
1 Mempercepat pematangan pupuk kandang dan meningkatkan kesuburan tanah
2 Meningkatkan ketegaran bibit tanaman3 Meningkatkan ketahanan tanaman terhadap
serangan penyakit layu (Fusarium sp) dan layu bakteri (pseukdomonas sp) serta penyakit busuk daun (Phytophthora sp) terutama pada tanaman tomat cabai kubis dan kentang
4 Mencegah terjadinya serangan penyakit rebah kecambah (Pythium sp) dan Rhizoctonia dan akar gada (Plasmodiophora sp) pada pesemaian
Fungsi Ekosistem Tanah
Respirasi Tanah
Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan (1) Jumlah CO2 yang dihasilkan dan (2) Jumlah O2 yang digunakan oleh mikroba tanah Pengukuran respirasi ini berkorelasi baik dengan peubah kesuburan tanah yang berkaitar dengan aktifitas mikroba seperti (1) Kandungan bahan organic (2) Transformasi N atau P (3) Hasil antara (4) pH dan (5) Rata-rata jumlah mikroorganisme (Andre 2010)
Respirasi tanah merupakan suatu proses yang terjadi karena adanya kehidupan mikrobia yang melakukan aktifitas hidup dan berkembang biak dalam suatu masa tanah Mikrobia dalam setiap aktifitasnya membutuhkan O2 atau mengeluarkan CO2 yang dijadikan dasar untuk pengukuran respirasi tanah Laju respirasi maksimum terjadi setelah beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia dalam tanah karena banyaknya populasi mikrobia mempengaruhi keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah (Ragil 2009)
Adapun cara penetapan tanah di laboratorium lebih disukai Prosedur di laboratorium meliputi penetapan pemakaian O2 atau jumlah CO2 yang dihasilkan dari sejumlah contoh tanah yang diinkubasi dalam keadaan yang diatur di laboratorium Dua macam inkubasi di laboratorium adalah 1) Inkubasi dalam keadaan yang stabil (steady-stato) 2) Keadaan yang berfluktuasi Untuk keadaan yang stabil kadar air temperatur kecepatan aerasi dan pengaturan ruangan harus dilakukan dengan sebaik mungkin
Peningkatan respirasi terjadi bila ada pembasahan dan pengeringan fluktuasi aerasi tanah selama inkubasi Oleh karena itu peningkatan respirasi dapat disebabkan oleh perubahan lingkungan yang luar biasa Hal ini bisa tidak mencerminkan keadaan aktivitas mikroba dalam keadaan lapang cara steady-stato telah digunakan untuk mempelajari
dekomposisi bahan organik dalam penelitian potensi aktivitas mikroba dalam tanah dan dalam perekembangan penelitian (Iswandi 1989)
Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi dan aktifitas mikroba tanah Metode respirasi tanah masih sering digunakan karena cukup peka konsisten sederhana dan tidak memerlukan alat yang canggih dan mahal Pengukuran respirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia Laju respirasi maksimum biasanya terjadi setelah beberapa hari atau beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
CO2 yang Dilepaskan Akar Tanaman
Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang di dalamnya terdapat akar tanaman dan berbagai macam mikroorganisme Mikroorganisme dalam tanah biasanya terkonsentrasi pada daerah sekitar perakaran karena akar mengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan eksudat Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalam penyerapan unsur hara yang terjadi di rizosfer Interaksi yang terjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-beda sehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikan harus dilakukan pada kondisi yang tepat Aktivitas mikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasi dan biomassa karbon mikroorganisme (C-organik) tanah (Annisa 2008)
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2 Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik
dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi asam amino untuk protein nukleotida untuk asam nukleat dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak sterol karotenoid pigmen flavonoid seperti antosianin dan senyawa aromatik tertentu lainnya seperti lignin
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
4 Pengikat hara yang hidup bebas seperti alga dan azotobakter mengikat hara di dalam tanah
5 Pembangun struktur tanah seperti akar tanaman cacing tanah ulat-ulat dan jamur semuanya membantu mengikat partikel-partikel tanah sehingga struktur tanah menjadi stabil dan tahan terhadap erosi
6 Patogen seperti jenis jamur tertentu bakteri dan nematoda dapat menyerang jaringan tanaman
7 Predator atau pemangsa termasuk protozoa nematoda parasite dan jenis jamur tertentu semuanya memangsa organisme tanah yang lain sebsagai sumber makanan mereka
8 Occupant penghuni adalah jenis organisme tanah yang menggunakan tanah sebagai tempat tinggal sementara pada tahap siklus hidup tertentu seperti ulat (larvae) dan telur cacing
Klasifikasi organism tanah
Micro-organisme Microflora lt5 microm BacteriaFungi
Microfauna lt100 microm ProtozoaNematodes
Macro-organisme
Meso-organisms
100 microm - 2 mm
SpringtailsMites
Macro-organisms
2 - 20 mm EarthwormsMillipedesWoodliceSnails and slugs
Tumbuhan Algae 10 microm
Roots gt 10 microm
Catatan Partikel liat lebih kecil dari 2 micromSumber Swift Heal and Anderson 1979
Berdasarkan peranannya organisme tanah dibagi menjadi tiga kelompok yaitu (a) organisme yang menguntungkan bagi pertumbuhan dan perkembangan tanaman (b) organisme yang merugikan tanaman dan (c) organisme yang tidak menguntungkan dan tidak merugikan Contoh organisme tanah yang menguntungkan
1 Organisme tanah yang dapat menyumbangkan nitrogen ke tanah dan tanaman yaitu bakteri
pemfiksasi nitrogen (Rhizobium Azosphirillum Azotobacter dll)
2 Organisme tanah yang dapat melarutkan fosfat yaitu bakteri pelarut fosfat (Pseudomonas) dan fungi pelarut fosfat
3 Organisme tanah yang dapat meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman yaitu cacing tanah
Salah satu organisme tanah yang umum dijumpai adalah cacing tanah Cacing tanah mempunyai arti penting bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan memper-tahankan struktur tanah agar tetap gembur Biota tanah lain yang umum dijumpai adalah Arthropoda Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung
Aktivitas biota tanah dapat meningkatkan kesuburan tanah Aktivitas biota tanah dapat diukur dengan mengukur besar respirasi di dalam tanah Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untak kegiatan kehidupan seperti sintesis (anabolisme) gerak pertumbuhan
Pentingnya Organisme Tanah
Beberapa fungsi penting dari organism tanah (biota) adalah
Fungsi-fungsi Organisme yang terlibat Memelihara struktur tanah
Bioturbating invertebrates and plant roots mycorrhizae and some other micro-organisms
Regulasi proses hidrologis
Most bioturbating invertebrates and plant roots
Pertukaran gas dan sequestration karbon (akumulasi dalam tanah)
Mostly micro-organisms and plant roots some C protected in large compact biogenic invertebrate aggregates
Detoksifikasi tanah Mostly micro-organisms Siklus unsure hara Mostly micro-organisms and plant roots
some soil- and litter-feeding invertebrates Dekomposisi bahan organic
Various saprophytic and litter-feeding invertebrates (detritivores) fungi bacteria actinomycetes and other micro-organisms
Mengendalikan gangguan hama-parasit-penyakit
Plants mycorrhizae and other fungi nematodes bacteria and various other micro-organisms collembolan earthworms various predators
Sumber makanan dan obat-obatan
Plant roots various insects (crickets beetle larvae ants termites) earthworms vertebrates micro-organisms and their by-products
Hubungan Symbiotic dan asymbiotic dengan tanaman dan akarnya
Rhizobia mycorrhizae actinomycetes diazotrophic bacteria and various other rhizosphere micro-organisms ants
Mengontrol pertumbuhan tanaman (positive dan negative)
Direct effects plant roots rhizobia mycorrhizae actinomycetes pathogens phytoparasitic nematodes rhizophagous insects plant-growth promoting rhizosphere micro-organisms biocontrol agents Indirect effects most soil biota
Mikroba tanah sangat penting bagi pertumbuhan tanaman Mereka memperbanyak diri dan aktif membantu penyediaan unsure hara bagi tanaman melalui proses simbiosis dengan jalan melepaskan unsur hara yang ldquoterikatrdquo menjadi bentuk yang tersedia bagi akar tanaman Mikroba tanah ini juga mempunyai peran aktif melindungi tanaman melawan penyakit ldquosoil-borne diseasesrdquo
Pentingnya organism tanah (Sumber httpxtekhaabiotekhcomnutri_cyclehtm duiakses
2762011)
Mendaur ulang bahan organik tanahOrganisme tanah mendaur ulang (recycle) bahan
organik dengan cara memakan bahan tanaman dan hewan yang mati kotoran hewan dan organisme tanah yang lain Mereka memecah bahan organik menjadi bagian-bagian yang lebih kecil sehingga dapat dibusukkan oleh jasad renik seperti jamur dan bakteri Ketika mereka memakan bahan organik sisa makanan dan kotoran mereka dapat membantu perbaikan struktur dan kesuburan tanah
Decomposition of organic matter is largely a biological process that occurs naturally Its speed is determined by three major factors soil organisms the physical environment and the quality of the organic matter (Brussaard 1994) In the decomposition process different products are released carbon dioxide (CO2) energy water plant nutrients and resynthesized organic carbon compounds Successive decomposition of dead material and modified organic matter results in the formation of a more complex organic matter called humus This process is called
humification Humus affects soil properties As it slowly decomposes it colours the soil darker increases soil aggregation and aggregate stability increases the CEC (the ability to attract and retain nutrients) and contributes N P and other nutrients
Siklus bahan organic tanah (Sumber httpwwwfaoorgdocrep009a0100ea0100e00gif
diunduh 2742011)
Organisme tanah membantu meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman Ketika organisme tanah memakan bahan organik atau
makanan yang lain sebagian hara yang tersedia disimpan didalam tubuh mereka dan hara yang tidak diperlukan dikeluarkan didalam kotoran mereka (sebagai contoh phosphor dan nitrogen) Hara di dalam kotoran orgnisma tanah ini dapat diserap oleh akar tanaman
Sebagian organisme tanah membina hubungan simbiosis dengan akar tanaman dan dapat membantu akar tanaman menyerap lebih banyak unsur hara dibandingkan kalau tidak ada kerjasama dengan organisme tanah Sebagai contoh adalah mycorrhiza yang membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak posfor sedangkan rhizobia membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak nitrogen
Organisme tanah memperbaiki struktur tanah
Bahan sekresi dari organisme tanah dapat mengikat partikel-partikel tanah menjadi agregate yang lebih besar Contohnya bakteri mengeluarkan kotoran yang berbentuk dan bersifat seperti perekat (organic gum) Jamur-jamuran memproduksi bahan berupa benang-benang halus yang disebut hifa Zat perekat dari bakteri dan hifa jamur dapat mengikat partikel-partikel tanah secara kuat sehingga agregate tanah yang besar pun tidak mudah pecah walaupun basah Agregate tanah yang besar tersebut dapat menyimpan air tanah dalam pori-pori halus di antara partikel-partikel tanah untuk digunakan oleh tanaman Dalam keadaan air berlebihan air dapat dengan mudah mengalir keluar melalui pori-pori besar diantara agregatendashagregate tanah yang besar
Organisme tanah yang lebih besar dapat memperbaiki struktur tanah dengan cara membuat saluran-saluran (lubang-lubang) di dalam tanah (contohnya lubang cacing) dan membantu mengaduk-aduk dan mencampur baurkan partikel-partikel tanah sehingga aerasi (aliran udara) tanah menjadi lebih baik Pembuatan saluran-saluran dan lubang-lubang ini memperbaiki infiltrasi dan pergerakan air didalam tanah serta drainase
Struktur tanah (Sumber httpwwwnanikal-unibnet201102struktur-tanah hellip diunduh 2652011)
Soil organisms are responsible for soil structure Biologically created structure improves water holding capacity equally preventing leaching of nutrients as the nutrients are bound in the bodies of the organisms Chemical fertiliser to the contrary is highly water soluble and leaches very easily Soils with a healthy micro biological population prevent soil erosion Soil particles are glued together in a porous granule structures micro-aggregate so even heavy rainfall can not displace them
Genesis struktur tanah (Sumber httpghortnlimagesthumbskorrelstructjpg)
Organisme tanah dapat membantu mengendalikan gangguan hama dan penyakit Organisme tanah yang memakan organisme lain yang
lebih kecil dapat menekan serangan hama penyakit dengan cara mengontrol jenis dan jumlah organisme di dalam tanah
Pengelolaan lahan pertanian yang dapat memperkaya organisme tanah Ada beberapa cara yang dapat dilakukan para petani
untuk meningkatkan kegiatan organisme tanah di lahan mereka diantaranya adalah
Menyediakan makanan
Petani dapat menyediakan bahan makanan untuk organisme tanah dengan cara memelihara tanaman penutup tanah dan menambah bahan organik seperti mulsa kompos merang pupuk hijau dan pupuk kandang ke dalam tanah yang mereka kelola
Bahan organic menjadi makanan organism tanah (Sumber http2bpblogspotcom_AJnRBYfjyYoTS0F2qc0SmIAAAAAAA
ACdYqXqR9vs5_sUs1600soil-lifejpg diunduh 2352011)
Menyediakan cukup oksigen (aerasi tanah yang baik)
Seperti mahluk hidup yang lain organisme tanah membutuhkan cukup oksigen untuk hidup Petani dapat menjamin ketersediaan oksigen yang cukup untuk organisme tanah dengan cara mencegah pemadatan tanah Pemadatan tanah dapat mengurangi pori-pori tanah sehingga ketersedian udara menjadi lebih sedikit Pemadatan tanah dapat terjadi apabila tanah diinjak-injak oleh hewan dan manusia atau dilalui mesin-mesin berat secara berlebihan (trampling) terutama pada saat tanah sedang basah
Menyediakan air
Organisme tanah juga membutuhkan air dalam jumlah tertentu Tetapi kalau terlalu banyak air (dalam tanah yang jenuh) mereka bisa mati karena kekurangan oksigen Petani dapat mengatur ketersediaan air didalam tanah dengan cara memperbaiki struktur tanah Aggergate tanah yang lebih besar dapat menyimpan air di dalam pori-pori halus dan dapat mengeluarkan kelebihan air melalui pori-pori besar Drainase yang cukup di lahan yang banjir juga dapat memperbaiki kondisi tanah untuk habitat organisme tanah
Melindungi habitat biota Petani dapat mendukung kehidupan organisme tanah
dengan cara melindungi habitat mereka Pemeliharaan tanaman penutup tanah adalah cara yang terbaik untuk melindungi habitat organisme tanah dari bahaya kekeringan Penggunaan mulsa juga dapat melindungi habitat mereka Penggunaan mulsa organik dapat juga berfungsi sebagai sumber makanan bagi organisme tanah Musa plastik dapat mengurangi resiko penyakit dan hama tertentu karena mulsa tersebut cenderung meningkatkan suhu permukaan tanah dan dapat menghambat pergerakan hama dari tanah ke tanaman Tetapi mulsa plastik tidak dapat meningkatkan bahan organik tanah sehingga pendauran ulang unsur hara tidak terjadi Cara yang lain adalah dengan pengolahan tanah yang tepat guna Pengolahan tanah yang berlebihan dapat merusak pori-pori tanah dimana organisme tanah hidup
Cacing Tanah
Cacing tanah dalam berbagai hal mempunyai arti penting misalnya bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur sebab kotoran cacing tanah yang bercampur dengan tanah telah siap untuk diserap akar tumbuh-tumbuhan Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Lubang-lubang yang dibuat oleh cacing tanah meningkatkan konsentrasi udara dalam tanah Disamping itu pada saat musim hujan lubang tersebut akan melipatgandakan kemampuan tanah menyerap air Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan mempertahankan struktur tanah agar tetap gembur
Cacing ini hidup didalam liang tanah yang lembab subur dan suhunya tidak terlalu dingin Untuk pertumbuhannya yang baik cacing ini memerlukan tanah yang sedikit asam
sampai netral atau pH 6-72 Kulit cacing tanah memerlukan kelembabancukup tinggi agar dapat berfungsi normal dan tidak rusak yaitu berkisar 15 - 30 Suhu yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan antara 15oC-25oC (Anonimous 2010b)
Faktor-faktor yang mempengaruhi ekologis cacing tanah meliputi (a) kemasaman (pH) tanah (b) kelengasan tanah (c) temperatur (d) aerasi dan CO2 (e) bahan organik (f) jenis tanah dan (g) suplai nutrisi (Hanafiah dkk 2007) Sebanyak 85 dari berat tubuh cacing tanah berupa air sehingga sangatlah penting untuk menjaga media pemeliharaan tetap lembab (kelembaban optimum berkisar antara 15 - 30 ) Tubuh cacing mempunyai mekanisme untuk menjaga keseimbangan air dengan mempertahankan kelembaban di permukan tubuh dan mencegah kehilangan air yang berlebihan Cacing yang terdehidrasi akan kehilangan sebagian besar berat tubuhnya dan tetap hidup walaupun kehilangan 70 - 75 kandungan air tubuh Kekeringan yang berkepanjangan memaksa cacing tanah untuk bermigrasi ke lingkungan yang lebih cocok Kelembaban sangat diperlukan untuk menjaga agar kulit cacing tanah berfungsi normal Bila udara terlalu kering akan merusak keadaan kulit Untuk menghindarinya cacing tanah segera masuk kedalam lubang dalam tanah berhenti mencari makan dan akhirnya akan mati Bila kelembaban terlalu tinggi atau terlalu banyak air cacing tanah segera lari untuk mencari tempat yang pertukaran udaranya (aerasinya) baik Hal ini terjadi karena cacing tanah mengambil oksigen dari udara bebas untuk pernafasannya melalui kulit Kelembaban yang baik untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan cacing tanah adalah antara 15 sampai 30 (Anonimous 2010a)
Cacing tanah keluar permukaan hanya pada saat-saat tertentu Pada siang hari cacing tanah tidak pernah keluar kepermukaan tanah kecuali jika saat itu terjadi hujan yang cukup menggenangi liangnya Cacing tanah takut keluar pada siang hari karena tidak kuat terpapar panas matahari terlalu lama Pemanasan yang terlalu lama menyebabkan banyak cairan tubuhnya yang akan menguap Cairan tubuh cacing tanah penting untuk menjaga tekanan osmotik koloidal tubuh dan bahan membuat lendir Lendir yang melapisi permukaan tubuh salah satunya berfungsi memudahkan proses difusi udara melalui permukaan kulit Cacing tanah akan keluar terutama pada pagi hari sesudah hujan Hal ini dilakukan karena sesaat setelah hujan biasanya liang mereka terendam air sehingga aerasi dalam liang tidak bagus sehingga mereka keluar dalam rangka menghindari keadaan kesulitan bernafas dalam liang Cacing tanah juga tidak kuat bila terendam air
terlalu lama sehingga cendrung menghindar dari genangan air yang dalam Dalam keadaan normal mereka akan pergi kepermukaan tanah pada malam hari Pada malam suhu udara tidak panas dan kelembaban udara tinggi sehingga cacing tanah bisa bebas keluar untuk beraktivitas Dalam keadaan terlalu dingin atau sangat kering cacing tanah segera masuk kedalam liang beberapa cacing sering terdapat meligkar bersama-sama dengan diatasnya terdapat lapisan tanah yang bercampur dengan lendir Lendir dalam hal ini berfungsi sebagai isolator yang mempertahankan suhu tubuh cacing tanah agar tidak terlalu jauh terpengaruh oleh suhu lingkungan Posisi melingkar dalam liang memperkecil kontak kulit dengan udara sehingga memperkecil pengaruh dari suhu udara luar (Anonimous 2010c)
Peranan Cacing Pada Perubahan Sifat Fisik TanahAktivitas cacing tanah yang mempengaruhi struktur
tanah meliputi (1) pencernaan tanah perombakan bahan organik pengadukannya dengan tanah dan produksi kotorannya yang diletakkan dipermukaan atau di dalam tanah (2) penggalian tanah dan transportasi tanah bawah ke atas atau sebaliknya (3) selama proses (1) dan (2) juga terjadi pembentukan agregat tanah tahan air perbaikan status aerase tanah dan daya tahan memegang air (Hanafiah dkk 2007)
Cacing penghancur serasah (epigeic) merupakan kelompok cacing yang hidup di lapisan serasah yang letaknya di atas permukaan tanah tubuhnya berwarna gelap tugasnya menghancurkan seresah sehingga ukurannya menjadi lebih kecil Cacing penggali tanah (anecic dan endogeic) merupakan cacing jenis penggali tanah yang hidup aktif dalam tanah walaupun makanannya berupa bahan organik di permukaan tanah dan ada pula dari akar-akar yang mati di dalam tanah Kelompok cacing ini berperanan penting dalam mencampur serasah yang ada di atas tanah dengan tanah lapisan bawah dan meninggalkan liang dalam tanah Kelompok cacing ini membuang kotorannya dalam tanah atau di atas permukaan tanah Kotoran cacing ini lebih kaya akan karbon (C) dan hara lainnya dari pada tanah sekitarnya (Hairiah dkk 1986)
Cacing mampu menggali lubang di sekitar permukaan tanah sampai kedalaman dua meter dan aktivitasnya meningkatkan kadar oksigen tanah sampai 30 persen memperbesar pori-pori tanah memudahkan pergerakan akar tanaman serta meningkatkan kemampuan tanah untuk menyerap dan menyimpan air Zat-zat organik dan fraksi liat yang dihasilkan cacing bisa memperbaiki daya ikat antar partikel tanah sehingga menekan terjadinya proses pengikisanerosi hingga 40 persen (Kartini 2008)
Arthropoda Tanah Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan
jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung (Hanafiah dkk 2007)
Arthropoda adalah filum yang paling besar dalam dunia hewan dan mencakup serangga laba-laba udang lipan dan hewan sejenis lainnya Arthropoda adalah nama lain hewan berbuku-buku Empat dari lima bagian (yang hidup hari ini) dari spesies hewan adalah arthropoda dengan jumlah di atas satu juta spesies modern yang ditemukan dan rekor fosil yang mencapai awal Cambrian Arthropoda biasa ditemukan di laut air tawar darat dan lingkungan udara serta termasuk berbagai bentuk simbiotis dan parasit Hampir dari 90 dari seluruh jenis hewan yang diketahui orang adalah Arthropoda Arthropoda dianggap berkerabat dekat dengan Annelida contohnya adalah Peripetus di Afrika Selatan (Anonimous 2010d)
Keanekaragaman jenis arthropoda tanah secara meruang-mewaktu berhubungan dengan keadaan faktor lingkungan abiotik pada setiap komunitas tumbuhan yaitu ketebalan serasah kandungan bahan organik pH tanah dan suhu udara (Subahar dan Adianto 2008)
Mikroba Tanah
Di tanah terdapat milyaran mikrobia misalnya bakteri fungi alga protozoa dan virus Tanah merupakan lingkungan hidup yang amat kompleks Kotoran dan jasad hewan serta jaringan tumbuhan akan terkubur dalam tanah Semuanya memberi konstribusi dalam menyuburkan tanah Proses penyuburan tanah ini dibantu oleh mikrobia Tanpa mikrobia semua jasad tidak akan hancur Salut untuk mikrobia tanah yang mampu menyeimbangkan kelangsungan hidup di bumi Jumlah dan jenis mikrobia dalam tanah bergantung pada jumlah dan jenis kelembaban tingkat aerasi suhu pH dan pengolahan dapat menambah jumlah mikrobia tanah
Mikrobia tanah berupa bakteri melalui metode hitungan mikroskopik langsung berjumlah milyaran setiap gram tanah sedangkan hitungan agar cawan diperoleh jutaan Bakteri umumnya bersifat heterotrof Contohnya Actinomycetes yang
mencakup jenis-jenis Nocardia Streptomyces dan Micromonospora Organisme ini yang menyebabkan bau khas tanah Actinomycetes berperan menambah kesuburan tanah dengan mengurai senyawa-senyawa kompleks dan mampu membentuk senyawa antibiotik namun jumlahnya sedikit Antibiotik ini terdapat di sekitar sel-sel Actinomycetes saja Sedangkan Cyanobacteria berperan dalam transformasi batu-batuan menjadi tanah dan asam-asam yang terbentuk dalam proses metabolisme dapat melarutkan mineral-mineral bebatuan
Fungi berjumlah antara ratusan sampai ribuan per gram tanah Fungi berperan dalam meningkatkan struktur fisik tanah dan dekomposisi bahan-bahan organik kompleks dari jaringan tumbuhan seperti selulosa lignin dan pektin Contohnya Penicillium Mucor Rhizopus Fusarium Cladosporium Aspergillus dan Trichomonas Populasi alga lebih sedikit dibanding fungi dan bakteri Alga berperan dalam mengakumulasi bahan-bahan organik akibat aktivitas fotosintetik dan bila berasosiasi dengan fungi akan merombak bebatuan menjadi tanah Misalnya Chlorophyta (alga hijau) dan Chrysophyta (diatom) Rhizosfer merupakan tempat pertemuan antara tanah dengan akar tumbuhan Jumlah mikrobia di daerah perakaran lebih banyak dibanding tanah yang tidak terdapat perakaran karena di daerah perakaran terdapat nutrien-nutrien seperti asam amino dan vitamin yang disekresikan oleh jaringan akar
Tanah dapat menyuburkan dirinya sendiri karena keberadaan mikroba tanah Ungkapan ini tidak berlebihan apabila kita mengamati kehidupan mikroba di dalam tanah yang bermanfaat memperbaiki kesuburan tanah Saat ini sudah dikenali sekitar dua juta mikroba tanah Dari sekian mikroba yang ditemukan ada yang memiliki aktivitas pendukung kesuburan tanaman -- sebagai pelarut P pengikat N bebas penghasil faktor tumbuh perombak bahan organik Juga ada mikroba yang menghasilkan biopestisida perombak bahan kimia agro (pestisida) mikroba resisten logam berat (pengakumulasi dan pereduksi) mikroba perombak sianida dan mikroba agen denitrifikasi-nitrifikasi
Tanah adalah habitat yang sangat kaya akan keragaman mikroorganisme seperti bakteri aktinomicetes fungi protozoa alga dan virus Tanah-tanah pertanian yang subur mengandung lebih dari 100 juta mikroba per gram tanah Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroba-mikroba tersebut Sebagian besar mikroba tanah memiliki peranan yang menguntungan bagi pertanian Mikroba tanah antara lain berperan dalam mendegradasi limbah-limbah organik pertanian re-cycling hara tanaman fiksasi biologis
nitrogen dari udara pelarutan fosfat merangsang pertumbuhan tanaman biokontrol patogen tanaman membantu penyerapan unsur hara tanaman dan membentuk simbiosis menguntungan
Tiga unsur hara esensial bagi tanaman yaitu Nitrogen (N) fosfat (P) dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitas mikroba tanah Hara N sebenarnya tersedia melimpah di udara Kurang lebih 74 kandungan udara adalah N Namun N udara tidak dapat langsung diserap oleh tanaman Tidak ada satupun tanaman yang dapat menyerap N dari udara N harus difiksasiditambat oleh mikroba tanah dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dengan tanaman dan ada pula yang hidup bebas di sekitar perakaran tanaman
Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaan unsur hara tanaman adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K) Tanah-tanah yang lama diberi pupuk superfosfat (TSPSP 36) umumnya kandungan P-nya cukup tinggi (jenuh) Namun hara P ini sedikittidak tersedia bagi tanaman karena terikat pada mineral liat tanah yang sukar larut Di sinilah peranan mikroba pelarut P Mikroba ini akan melepaskan ikatan P dari mineral liat tanah dan menyediakannya bagi tanaman Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P antara lain Aspergillus sp Penicillium sp Zerowilia lipolitika Pseudomonas sp Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P umumnya juga berkemampuan tinggi dalam melarutkan K
Beberapa mikroba tanah juga mampu menghasilkan hormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserap oleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat atau lebih besar Kelompok mikroba yang mampu menghasilkan hormon tanaman antara lain Pseudomonas sp dan Azotobacter sp
Mikroba-mikroba tanah yang bermanfaat untuk melarutkan unsur hara membantu penyerapan unsur hara maupun merangsang pertumbuhan tanaman diformulasikan dalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagai biofertilizer untuk pertanian
Hasil-hasil temuan bioteknologi terbaru mikroba antagonis seperti penyakit tular tanah dapat diubah secara alamiah menjadi mikroba yang mempunyai kemampuan menyediakan unsurunsur hara bagi tanaman dan melawan penyakit karena berperan sebagai produser antibiotik alias dokter tanaman untuk penyakit tular tanah Mikroba tersebut diperoleh dengan cara isolasi dari alam yang kemudian
diperbanyak di laboratorium dan kemudian dapat dipakai sebagai bahan pupuk hayati
Misalnya Trichoderma dan Gliocladium kedua mikroba ini berperan pentiong dalam ketersediaan nutrisi tanaman dalam tanah Bio-aktifator yang berisi mikroba Trichoderma dan Gliocladium sangat bermanfaat bagi tanaman khususnya dalam proses
1 Mempercepat pematangan pupuk kandang dan meningkatkan kesuburan tanah
2 Meningkatkan ketegaran bibit tanaman3 Meningkatkan ketahanan tanaman terhadap
serangan penyakit layu (Fusarium sp) dan layu bakteri (pseukdomonas sp) serta penyakit busuk daun (Phytophthora sp) terutama pada tanaman tomat cabai kubis dan kentang
4 Mencegah terjadinya serangan penyakit rebah kecambah (Pythium sp) dan Rhizoctonia dan akar gada (Plasmodiophora sp) pada pesemaian
Fungsi Ekosistem Tanah
Respirasi Tanah
Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan (1) Jumlah CO2 yang dihasilkan dan (2) Jumlah O2 yang digunakan oleh mikroba tanah Pengukuran respirasi ini berkorelasi baik dengan peubah kesuburan tanah yang berkaitar dengan aktifitas mikroba seperti (1) Kandungan bahan organic (2) Transformasi N atau P (3) Hasil antara (4) pH dan (5) Rata-rata jumlah mikroorganisme (Andre 2010)
Respirasi tanah merupakan suatu proses yang terjadi karena adanya kehidupan mikrobia yang melakukan aktifitas hidup dan berkembang biak dalam suatu masa tanah Mikrobia dalam setiap aktifitasnya membutuhkan O2 atau mengeluarkan CO2 yang dijadikan dasar untuk pengukuran respirasi tanah Laju respirasi maksimum terjadi setelah beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia dalam tanah karena banyaknya populasi mikrobia mempengaruhi keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah (Ragil 2009)
Adapun cara penetapan tanah di laboratorium lebih disukai Prosedur di laboratorium meliputi penetapan pemakaian O2 atau jumlah CO2 yang dihasilkan dari sejumlah contoh tanah yang diinkubasi dalam keadaan yang diatur di laboratorium Dua macam inkubasi di laboratorium adalah 1) Inkubasi dalam keadaan yang stabil (steady-stato) 2) Keadaan yang berfluktuasi Untuk keadaan yang stabil kadar air temperatur kecepatan aerasi dan pengaturan ruangan harus dilakukan dengan sebaik mungkin
Peningkatan respirasi terjadi bila ada pembasahan dan pengeringan fluktuasi aerasi tanah selama inkubasi Oleh karena itu peningkatan respirasi dapat disebabkan oleh perubahan lingkungan yang luar biasa Hal ini bisa tidak mencerminkan keadaan aktivitas mikroba dalam keadaan lapang cara steady-stato telah digunakan untuk mempelajari
dekomposisi bahan organik dalam penelitian potensi aktivitas mikroba dalam tanah dan dalam perekembangan penelitian (Iswandi 1989)
Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi dan aktifitas mikroba tanah Metode respirasi tanah masih sering digunakan karena cukup peka konsisten sederhana dan tidak memerlukan alat yang canggih dan mahal Pengukuran respirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia Laju respirasi maksimum biasanya terjadi setelah beberapa hari atau beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
CO2 yang Dilepaskan Akar Tanaman
Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang di dalamnya terdapat akar tanaman dan berbagai macam mikroorganisme Mikroorganisme dalam tanah biasanya terkonsentrasi pada daerah sekitar perakaran karena akar mengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan eksudat Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalam penyerapan unsur hara yang terjadi di rizosfer Interaksi yang terjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-beda sehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikan harus dilakukan pada kondisi yang tepat Aktivitas mikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasi dan biomassa karbon mikroorganisme (C-organik) tanah (Annisa 2008)
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2 Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik
dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi asam amino untuk protein nukleotida untuk asam nukleat dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak sterol karotenoid pigmen flavonoid seperti antosianin dan senyawa aromatik tertentu lainnya seperti lignin
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
pemfiksasi nitrogen (Rhizobium Azosphirillum Azotobacter dll)
2 Organisme tanah yang dapat melarutkan fosfat yaitu bakteri pelarut fosfat (Pseudomonas) dan fungi pelarut fosfat
3 Organisme tanah yang dapat meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman yaitu cacing tanah
Salah satu organisme tanah yang umum dijumpai adalah cacing tanah Cacing tanah mempunyai arti penting bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan memper-tahankan struktur tanah agar tetap gembur Biota tanah lain yang umum dijumpai adalah Arthropoda Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung
Aktivitas biota tanah dapat meningkatkan kesuburan tanah Aktivitas biota tanah dapat diukur dengan mengukur besar respirasi di dalam tanah Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untak kegiatan kehidupan seperti sintesis (anabolisme) gerak pertumbuhan
Pentingnya Organisme Tanah
Beberapa fungsi penting dari organism tanah (biota) adalah
Fungsi-fungsi Organisme yang terlibat Memelihara struktur tanah
Bioturbating invertebrates and plant roots mycorrhizae and some other micro-organisms
Regulasi proses hidrologis
Most bioturbating invertebrates and plant roots
Pertukaran gas dan sequestration karbon (akumulasi dalam tanah)
Mostly micro-organisms and plant roots some C protected in large compact biogenic invertebrate aggregates
Detoksifikasi tanah Mostly micro-organisms Siklus unsure hara Mostly micro-organisms and plant roots
some soil- and litter-feeding invertebrates Dekomposisi bahan organic
Various saprophytic and litter-feeding invertebrates (detritivores) fungi bacteria actinomycetes and other micro-organisms
Mengendalikan gangguan hama-parasit-penyakit
Plants mycorrhizae and other fungi nematodes bacteria and various other micro-organisms collembolan earthworms various predators
Sumber makanan dan obat-obatan
Plant roots various insects (crickets beetle larvae ants termites) earthworms vertebrates micro-organisms and their by-products
Hubungan Symbiotic dan asymbiotic dengan tanaman dan akarnya
Rhizobia mycorrhizae actinomycetes diazotrophic bacteria and various other rhizosphere micro-organisms ants
Mengontrol pertumbuhan tanaman (positive dan negative)
Direct effects plant roots rhizobia mycorrhizae actinomycetes pathogens phytoparasitic nematodes rhizophagous insects plant-growth promoting rhizosphere micro-organisms biocontrol agents Indirect effects most soil biota
Mikroba tanah sangat penting bagi pertumbuhan tanaman Mereka memperbanyak diri dan aktif membantu penyediaan unsure hara bagi tanaman melalui proses simbiosis dengan jalan melepaskan unsur hara yang ldquoterikatrdquo menjadi bentuk yang tersedia bagi akar tanaman Mikroba tanah ini juga mempunyai peran aktif melindungi tanaman melawan penyakit ldquosoil-borne diseasesrdquo
Pentingnya organism tanah (Sumber httpxtekhaabiotekhcomnutri_cyclehtm duiakses
2762011)
Mendaur ulang bahan organik tanahOrganisme tanah mendaur ulang (recycle) bahan
organik dengan cara memakan bahan tanaman dan hewan yang mati kotoran hewan dan organisme tanah yang lain Mereka memecah bahan organik menjadi bagian-bagian yang lebih kecil sehingga dapat dibusukkan oleh jasad renik seperti jamur dan bakteri Ketika mereka memakan bahan organik sisa makanan dan kotoran mereka dapat membantu perbaikan struktur dan kesuburan tanah
Decomposition of organic matter is largely a biological process that occurs naturally Its speed is determined by three major factors soil organisms the physical environment and the quality of the organic matter (Brussaard 1994) In the decomposition process different products are released carbon dioxide (CO2) energy water plant nutrients and resynthesized organic carbon compounds Successive decomposition of dead material and modified organic matter results in the formation of a more complex organic matter called humus This process is called
humification Humus affects soil properties As it slowly decomposes it colours the soil darker increases soil aggregation and aggregate stability increases the CEC (the ability to attract and retain nutrients) and contributes N P and other nutrients
Siklus bahan organic tanah (Sumber httpwwwfaoorgdocrep009a0100ea0100e00gif
diunduh 2742011)
Organisme tanah membantu meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman Ketika organisme tanah memakan bahan organik atau
makanan yang lain sebagian hara yang tersedia disimpan didalam tubuh mereka dan hara yang tidak diperlukan dikeluarkan didalam kotoran mereka (sebagai contoh phosphor dan nitrogen) Hara di dalam kotoran orgnisma tanah ini dapat diserap oleh akar tanaman
Sebagian organisme tanah membina hubungan simbiosis dengan akar tanaman dan dapat membantu akar tanaman menyerap lebih banyak unsur hara dibandingkan kalau tidak ada kerjasama dengan organisme tanah Sebagai contoh adalah mycorrhiza yang membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak posfor sedangkan rhizobia membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak nitrogen
Organisme tanah memperbaiki struktur tanah
Bahan sekresi dari organisme tanah dapat mengikat partikel-partikel tanah menjadi agregate yang lebih besar Contohnya bakteri mengeluarkan kotoran yang berbentuk dan bersifat seperti perekat (organic gum) Jamur-jamuran memproduksi bahan berupa benang-benang halus yang disebut hifa Zat perekat dari bakteri dan hifa jamur dapat mengikat partikel-partikel tanah secara kuat sehingga agregate tanah yang besar pun tidak mudah pecah walaupun basah Agregate tanah yang besar tersebut dapat menyimpan air tanah dalam pori-pori halus di antara partikel-partikel tanah untuk digunakan oleh tanaman Dalam keadaan air berlebihan air dapat dengan mudah mengalir keluar melalui pori-pori besar diantara agregatendashagregate tanah yang besar
Organisme tanah yang lebih besar dapat memperbaiki struktur tanah dengan cara membuat saluran-saluran (lubang-lubang) di dalam tanah (contohnya lubang cacing) dan membantu mengaduk-aduk dan mencampur baurkan partikel-partikel tanah sehingga aerasi (aliran udara) tanah menjadi lebih baik Pembuatan saluran-saluran dan lubang-lubang ini memperbaiki infiltrasi dan pergerakan air didalam tanah serta drainase
Struktur tanah (Sumber httpwwwnanikal-unibnet201102struktur-tanah hellip diunduh 2652011)
Soil organisms are responsible for soil structure Biologically created structure improves water holding capacity equally preventing leaching of nutrients as the nutrients are bound in the bodies of the organisms Chemical fertiliser to the contrary is highly water soluble and leaches very easily Soils with a healthy micro biological population prevent soil erosion Soil particles are glued together in a porous granule structures micro-aggregate so even heavy rainfall can not displace them
Genesis struktur tanah (Sumber httpghortnlimagesthumbskorrelstructjpg)
Organisme tanah dapat membantu mengendalikan gangguan hama dan penyakit Organisme tanah yang memakan organisme lain yang
lebih kecil dapat menekan serangan hama penyakit dengan cara mengontrol jenis dan jumlah organisme di dalam tanah
Pengelolaan lahan pertanian yang dapat memperkaya organisme tanah Ada beberapa cara yang dapat dilakukan para petani
untuk meningkatkan kegiatan organisme tanah di lahan mereka diantaranya adalah
Menyediakan makanan
Petani dapat menyediakan bahan makanan untuk organisme tanah dengan cara memelihara tanaman penutup tanah dan menambah bahan organik seperti mulsa kompos merang pupuk hijau dan pupuk kandang ke dalam tanah yang mereka kelola
Bahan organic menjadi makanan organism tanah (Sumber http2bpblogspotcom_AJnRBYfjyYoTS0F2qc0SmIAAAAAAA
ACdYqXqR9vs5_sUs1600soil-lifejpg diunduh 2352011)
Menyediakan cukup oksigen (aerasi tanah yang baik)
Seperti mahluk hidup yang lain organisme tanah membutuhkan cukup oksigen untuk hidup Petani dapat menjamin ketersediaan oksigen yang cukup untuk organisme tanah dengan cara mencegah pemadatan tanah Pemadatan tanah dapat mengurangi pori-pori tanah sehingga ketersedian udara menjadi lebih sedikit Pemadatan tanah dapat terjadi apabila tanah diinjak-injak oleh hewan dan manusia atau dilalui mesin-mesin berat secara berlebihan (trampling) terutama pada saat tanah sedang basah
Menyediakan air
Organisme tanah juga membutuhkan air dalam jumlah tertentu Tetapi kalau terlalu banyak air (dalam tanah yang jenuh) mereka bisa mati karena kekurangan oksigen Petani dapat mengatur ketersediaan air didalam tanah dengan cara memperbaiki struktur tanah Aggergate tanah yang lebih besar dapat menyimpan air di dalam pori-pori halus dan dapat mengeluarkan kelebihan air melalui pori-pori besar Drainase yang cukup di lahan yang banjir juga dapat memperbaiki kondisi tanah untuk habitat organisme tanah
Melindungi habitat biota Petani dapat mendukung kehidupan organisme tanah
dengan cara melindungi habitat mereka Pemeliharaan tanaman penutup tanah adalah cara yang terbaik untuk melindungi habitat organisme tanah dari bahaya kekeringan Penggunaan mulsa juga dapat melindungi habitat mereka Penggunaan mulsa organik dapat juga berfungsi sebagai sumber makanan bagi organisme tanah Musa plastik dapat mengurangi resiko penyakit dan hama tertentu karena mulsa tersebut cenderung meningkatkan suhu permukaan tanah dan dapat menghambat pergerakan hama dari tanah ke tanaman Tetapi mulsa plastik tidak dapat meningkatkan bahan organik tanah sehingga pendauran ulang unsur hara tidak terjadi Cara yang lain adalah dengan pengolahan tanah yang tepat guna Pengolahan tanah yang berlebihan dapat merusak pori-pori tanah dimana organisme tanah hidup
Cacing Tanah
Cacing tanah dalam berbagai hal mempunyai arti penting misalnya bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur sebab kotoran cacing tanah yang bercampur dengan tanah telah siap untuk diserap akar tumbuh-tumbuhan Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Lubang-lubang yang dibuat oleh cacing tanah meningkatkan konsentrasi udara dalam tanah Disamping itu pada saat musim hujan lubang tersebut akan melipatgandakan kemampuan tanah menyerap air Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan mempertahankan struktur tanah agar tetap gembur
Cacing ini hidup didalam liang tanah yang lembab subur dan suhunya tidak terlalu dingin Untuk pertumbuhannya yang baik cacing ini memerlukan tanah yang sedikit asam
sampai netral atau pH 6-72 Kulit cacing tanah memerlukan kelembabancukup tinggi agar dapat berfungsi normal dan tidak rusak yaitu berkisar 15 - 30 Suhu yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan antara 15oC-25oC (Anonimous 2010b)
Faktor-faktor yang mempengaruhi ekologis cacing tanah meliputi (a) kemasaman (pH) tanah (b) kelengasan tanah (c) temperatur (d) aerasi dan CO2 (e) bahan organik (f) jenis tanah dan (g) suplai nutrisi (Hanafiah dkk 2007) Sebanyak 85 dari berat tubuh cacing tanah berupa air sehingga sangatlah penting untuk menjaga media pemeliharaan tetap lembab (kelembaban optimum berkisar antara 15 - 30 ) Tubuh cacing mempunyai mekanisme untuk menjaga keseimbangan air dengan mempertahankan kelembaban di permukan tubuh dan mencegah kehilangan air yang berlebihan Cacing yang terdehidrasi akan kehilangan sebagian besar berat tubuhnya dan tetap hidup walaupun kehilangan 70 - 75 kandungan air tubuh Kekeringan yang berkepanjangan memaksa cacing tanah untuk bermigrasi ke lingkungan yang lebih cocok Kelembaban sangat diperlukan untuk menjaga agar kulit cacing tanah berfungsi normal Bila udara terlalu kering akan merusak keadaan kulit Untuk menghindarinya cacing tanah segera masuk kedalam lubang dalam tanah berhenti mencari makan dan akhirnya akan mati Bila kelembaban terlalu tinggi atau terlalu banyak air cacing tanah segera lari untuk mencari tempat yang pertukaran udaranya (aerasinya) baik Hal ini terjadi karena cacing tanah mengambil oksigen dari udara bebas untuk pernafasannya melalui kulit Kelembaban yang baik untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan cacing tanah adalah antara 15 sampai 30 (Anonimous 2010a)
Cacing tanah keluar permukaan hanya pada saat-saat tertentu Pada siang hari cacing tanah tidak pernah keluar kepermukaan tanah kecuali jika saat itu terjadi hujan yang cukup menggenangi liangnya Cacing tanah takut keluar pada siang hari karena tidak kuat terpapar panas matahari terlalu lama Pemanasan yang terlalu lama menyebabkan banyak cairan tubuhnya yang akan menguap Cairan tubuh cacing tanah penting untuk menjaga tekanan osmotik koloidal tubuh dan bahan membuat lendir Lendir yang melapisi permukaan tubuh salah satunya berfungsi memudahkan proses difusi udara melalui permukaan kulit Cacing tanah akan keluar terutama pada pagi hari sesudah hujan Hal ini dilakukan karena sesaat setelah hujan biasanya liang mereka terendam air sehingga aerasi dalam liang tidak bagus sehingga mereka keluar dalam rangka menghindari keadaan kesulitan bernafas dalam liang Cacing tanah juga tidak kuat bila terendam air
terlalu lama sehingga cendrung menghindar dari genangan air yang dalam Dalam keadaan normal mereka akan pergi kepermukaan tanah pada malam hari Pada malam suhu udara tidak panas dan kelembaban udara tinggi sehingga cacing tanah bisa bebas keluar untuk beraktivitas Dalam keadaan terlalu dingin atau sangat kering cacing tanah segera masuk kedalam liang beberapa cacing sering terdapat meligkar bersama-sama dengan diatasnya terdapat lapisan tanah yang bercampur dengan lendir Lendir dalam hal ini berfungsi sebagai isolator yang mempertahankan suhu tubuh cacing tanah agar tidak terlalu jauh terpengaruh oleh suhu lingkungan Posisi melingkar dalam liang memperkecil kontak kulit dengan udara sehingga memperkecil pengaruh dari suhu udara luar (Anonimous 2010c)
Peranan Cacing Pada Perubahan Sifat Fisik TanahAktivitas cacing tanah yang mempengaruhi struktur
tanah meliputi (1) pencernaan tanah perombakan bahan organik pengadukannya dengan tanah dan produksi kotorannya yang diletakkan dipermukaan atau di dalam tanah (2) penggalian tanah dan transportasi tanah bawah ke atas atau sebaliknya (3) selama proses (1) dan (2) juga terjadi pembentukan agregat tanah tahan air perbaikan status aerase tanah dan daya tahan memegang air (Hanafiah dkk 2007)
Cacing penghancur serasah (epigeic) merupakan kelompok cacing yang hidup di lapisan serasah yang letaknya di atas permukaan tanah tubuhnya berwarna gelap tugasnya menghancurkan seresah sehingga ukurannya menjadi lebih kecil Cacing penggali tanah (anecic dan endogeic) merupakan cacing jenis penggali tanah yang hidup aktif dalam tanah walaupun makanannya berupa bahan organik di permukaan tanah dan ada pula dari akar-akar yang mati di dalam tanah Kelompok cacing ini berperanan penting dalam mencampur serasah yang ada di atas tanah dengan tanah lapisan bawah dan meninggalkan liang dalam tanah Kelompok cacing ini membuang kotorannya dalam tanah atau di atas permukaan tanah Kotoran cacing ini lebih kaya akan karbon (C) dan hara lainnya dari pada tanah sekitarnya (Hairiah dkk 1986)
Cacing mampu menggali lubang di sekitar permukaan tanah sampai kedalaman dua meter dan aktivitasnya meningkatkan kadar oksigen tanah sampai 30 persen memperbesar pori-pori tanah memudahkan pergerakan akar tanaman serta meningkatkan kemampuan tanah untuk menyerap dan menyimpan air Zat-zat organik dan fraksi liat yang dihasilkan cacing bisa memperbaiki daya ikat antar partikel tanah sehingga menekan terjadinya proses pengikisanerosi hingga 40 persen (Kartini 2008)
Arthropoda Tanah Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan
jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung (Hanafiah dkk 2007)
Arthropoda adalah filum yang paling besar dalam dunia hewan dan mencakup serangga laba-laba udang lipan dan hewan sejenis lainnya Arthropoda adalah nama lain hewan berbuku-buku Empat dari lima bagian (yang hidup hari ini) dari spesies hewan adalah arthropoda dengan jumlah di atas satu juta spesies modern yang ditemukan dan rekor fosil yang mencapai awal Cambrian Arthropoda biasa ditemukan di laut air tawar darat dan lingkungan udara serta termasuk berbagai bentuk simbiotis dan parasit Hampir dari 90 dari seluruh jenis hewan yang diketahui orang adalah Arthropoda Arthropoda dianggap berkerabat dekat dengan Annelida contohnya adalah Peripetus di Afrika Selatan (Anonimous 2010d)
Keanekaragaman jenis arthropoda tanah secara meruang-mewaktu berhubungan dengan keadaan faktor lingkungan abiotik pada setiap komunitas tumbuhan yaitu ketebalan serasah kandungan bahan organik pH tanah dan suhu udara (Subahar dan Adianto 2008)
Mikroba Tanah
Di tanah terdapat milyaran mikrobia misalnya bakteri fungi alga protozoa dan virus Tanah merupakan lingkungan hidup yang amat kompleks Kotoran dan jasad hewan serta jaringan tumbuhan akan terkubur dalam tanah Semuanya memberi konstribusi dalam menyuburkan tanah Proses penyuburan tanah ini dibantu oleh mikrobia Tanpa mikrobia semua jasad tidak akan hancur Salut untuk mikrobia tanah yang mampu menyeimbangkan kelangsungan hidup di bumi Jumlah dan jenis mikrobia dalam tanah bergantung pada jumlah dan jenis kelembaban tingkat aerasi suhu pH dan pengolahan dapat menambah jumlah mikrobia tanah
Mikrobia tanah berupa bakteri melalui metode hitungan mikroskopik langsung berjumlah milyaran setiap gram tanah sedangkan hitungan agar cawan diperoleh jutaan Bakteri umumnya bersifat heterotrof Contohnya Actinomycetes yang
mencakup jenis-jenis Nocardia Streptomyces dan Micromonospora Organisme ini yang menyebabkan bau khas tanah Actinomycetes berperan menambah kesuburan tanah dengan mengurai senyawa-senyawa kompleks dan mampu membentuk senyawa antibiotik namun jumlahnya sedikit Antibiotik ini terdapat di sekitar sel-sel Actinomycetes saja Sedangkan Cyanobacteria berperan dalam transformasi batu-batuan menjadi tanah dan asam-asam yang terbentuk dalam proses metabolisme dapat melarutkan mineral-mineral bebatuan
Fungi berjumlah antara ratusan sampai ribuan per gram tanah Fungi berperan dalam meningkatkan struktur fisik tanah dan dekomposisi bahan-bahan organik kompleks dari jaringan tumbuhan seperti selulosa lignin dan pektin Contohnya Penicillium Mucor Rhizopus Fusarium Cladosporium Aspergillus dan Trichomonas Populasi alga lebih sedikit dibanding fungi dan bakteri Alga berperan dalam mengakumulasi bahan-bahan organik akibat aktivitas fotosintetik dan bila berasosiasi dengan fungi akan merombak bebatuan menjadi tanah Misalnya Chlorophyta (alga hijau) dan Chrysophyta (diatom) Rhizosfer merupakan tempat pertemuan antara tanah dengan akar tumbuhan Jumlah mikrobia di daerah perakaran lebih banyak dibanding tanah yang tidak terdapat perakaran karena di daerah perakaran terdapat nutrien-nutrien seperti asam amino dan vitamin yang disekresikan oleh jaringan akar
Tanah dapat menyuburkan dirinya sendiri karena keberadaan mikroba tanah Ungkapan ini tidak berlebihan apabila kita mengamati kehidupan mikroba di dalam tanah yang bermanfaat memperbaiki kesuburan tanah Saat ini sudah dikenali sekitar dua juta mikroba tanah Dari sekian mikroba yang ditemukan ada yang memiliki aktivitas pendukung kesuburan tanaman -- sebagai pelarut P pengikat N bebas penghasil faktor tumbuh perombak bahan organik Juga ada mikroba yang menghasilkan biopestisida perombak bahan kimia agro (pestisida) mikroba resisten logam berat (pengakumulasi dan pereduksi) mikroba perombak sianida dan mikroba agen denitrifikasi-nitrifikasi
Tanah adalah habitat yang sangat kaya akan keragaman mikroorganisme seperti bakteri aktinomicetes fungi protozoa alga dan virus Tanah-tanah pertanian yang subur mengandung lebih dari 100 juta mikroba per gram tanah Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroba-mikroba tersebut Sebagian besar mikroba tanah memiliki peranan yang menguntungan bagi pertanian Mikroba tanah antara lain berperan dalam mendegradasi limbah-limbah organik pertanian re-cycling hara tanaman fiksasi biologis
nitrogen dari udara pelarutan fosfat merangsang pertumbuhan tanaman biokontrol patogen tanaman membantu penyerapan unsur hara tanaman dan membentuk simbiosis menguntungan
Tiga unsur hara esensial bagi tanaman yaitu Nitrogen (N) fosfat (P) dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitas mikroba tanah Hara N sebenarnya tersedia melimpah di udara Kurang lebih 74 kandungan udara adalah N Namun N udara tidak dapat langsung diserap oleh tanaman Tidak ada satupun tanaman yang dapat menyerap N dari udara N harus difiksasiditambat oleh mikroba tanah dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dengan tanaman dan ada pula yang hidup bebas di sekitar perakaran tanaman
Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaan unsur hara tanaman adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K) Tanah-tanah yang lama diberi pupuk superfosfat (TSPSP 36) umumnya kandungan P-nya cukup tinggi (jenuh) Namun hara P ini sedikittidak tersedia bagi tanaman karena terikat pada mineral liat tanah yang sukar larut Di sinilah peranan mikroba pelarut P Mikroba ini akan melepaskan ikatan P dari mineral liat tanah dan menyediakannya bagi tanaman Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P antara lain Aspergillus sp Penicillium sp Zerowilia lipolitika Pseudomonas sp Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P umumnya juga berkemampuan tinggi dalam melarutkan K
Beberapa mikroba tanah juga mampu menghasilkan hormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserap oleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat atau lebih besar Kelompok mikroba yang mampu menghasilkan hormon tanaman antara lain Pseudomonas sp dan Azotobacter sp
Mikroba-mikroba tanah yang bermanfaat untuk melarutkan unsur hara membantu penyerapan unsur hara maupun merangsang pertumbuhan tanaman diformulasikan dalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagai biofertilizer untuk pertanian
Hasil-hasil temuan bioteknologi terbaru mikroba antagonis seperti penyakit tular tanah dapat diubah secara alamiah menjadi mikroba yang mempunyai kemampuan menyediakan unsurunsur hara bagi tanaman dan melawan penyakit karena berperan sebagai produser antibiotik alias dokter tanaman untuk penyakit tular tanah Mikroba tersebut diperoleh dengan cara isolasi dari alam yang kemudian
diperbanyak di laboratorium dan kemudian dapat dipakai sebagai bahan pupuk hayati
Misalnya Trichoderma dan Gliocladium kedua mikroba ini berperan pentiong dalam ketersediaan nutrisi tanaman dalam tanah Bio-aktifator yang berisi mikroba Trichoderma dan Gliocladium sangat bermanfaat bagi tanaman khususnya dalam proses
1 Mempercepat pematangan pupuk kandang dan meningkatkan kesuburan tanah
2 Meningkatkan ketegaran bibit tanaman3 Meningkatkan ketahanan tanaman terhadap
serangan penyakit layu (Fusarium sp) dan layu bakteri (pseukdomonas sp) serta penyakit busuk daun (Phytophthora sp) terutama pada tanaman tomat cabai kubis dan kentang
4 Mencegah terjadinya serangan penyakit rebah kecambah (Pythium sp) dan Rhizoctonia dan akar gada (Plasmodiophora sp) pada pesemaian
Fungsi Ekosistem Tanah
Respirasi Tanah
Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan (1) Jumlah CO2 yang dihasilkan dan (2) Jumlah O2 yang digunakan oleh mikroba tanah Pengukuran respirasi ini berkorelasi baik dengan peubah kesuburan tanah yang berkaitar dengan aktifitas mikroba seperti (1) Kandungan bahan organic (2) Transformasi N atau P (3) Hasil antara (4) pH dan (5) Rata-rata jumlah mikroorganisme (Andre 2010)
Respirasi tanah merupakan suatu proses yang terjadi karena adanya kehidupan mikrobia yang melakukan aktifitas hidup dan berkembang biak dalam suatu masa tanah Mikrobia dalam setiap aktifitasnya membutuhkan O2 atau mengeluarkan CO2 yang dijadikan dasar untuk pengukuran respirasi tanah Laju respirasi maksimum terjadi setelah beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia dalam tanah karena banyaknya populasi mikrobia mempengaruhi keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah (Ragil 2009)
Adapun cara penetapan tanah di laboratorium lebih disukai Prosedur di laboratorium meliputi penetapan pemakaian O2 atau jumlah CO2 yang dihasilkan dari sejumlah contoh tanah yang diinkubasi dalam keadaan yang diatur di laboratorium Dua macam inkubasi di laboratorium adalah 1) Inkubasi dalam keadaan yang stabil (steady-stato) 2) Keadaan yang berfluktuasi Untuk keadaan yang stabil kadar air temperatur kecepatan aerasi dan pengaturan ruangan harus dilakukan dengan sebaik mungkin
Peningkatan respirasi terjadi bila ada pembasahan dan pengeringan fluktuasi aerasi tanah selama inkubasi Oleh karena itu peningkatan respirasi dapat disebabkan oleh perubahan lingkungan yang luar biasa Hal ini bisa tidak mencerminkan keadaan aktivitas mikroba dalam keadaan lapang cara steady-stato telah digunakan untuk mempelajari
dekomposisi bahan organik dalam penelitian potensi aktivitas mikroba dalam tanah dan dalam perekembangan penelitian (Iswandi 1989)
Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi dan aktifitas mikroba tanah Metode respirasi tanah masih sering digunakan karena cukup peka konsisten sederhana dan tidak memerlukan alat yang canggih dan mahal Pengukuran respirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia Laju respirasi maksimum biasanya terjadi setelah beberapa hari atau beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
CO2 yang Dilepaskan Akar Tanaman
Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang di dalamnya terdapat akar tanaman dan berbagai macam mikroorganisme Mikroorganisme dalam tanah biasanya terkonsentrasi pada daerah sekitar perakaran karena akar mengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan eksudat Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalam penyerapan unsur hara yang terjadi di rizosfer Interaksi yang terjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-beda sehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikan harus dilakukan pada kondisi yang tepat Aktivitas mikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasi dan biomassa karbon mikroorganisme (C-organik) tanah (Annisa 2008)
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2 Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik
dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi asam amino untuk protein nukleotida untuk asam nukleat dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak sterol karotenoid pigmen flavonoid seperti antosianin dan senyawa aromatik tertentu lainnya seperti lignin
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
some soil- and litter-feeding invertebrates Dekomposisi bahan organic
Various saprophytic and litter-feeding invertebrates (detritivores) fungi bacteria actinomycetes and other micro-organisms
Mengendalikan gangguan hama-parasit-penyakit
Plants mycorrhizae and other fungi nematodes bacteria and various other micro-organisms collembolan earthworms various predators
Sumber makanan dan obat-obatan
Plant roots various insects (crickets beetle larvae ants termites) earthworms vertebrates micro-organisms and their by-products
Hubungan Symbiotic dan asymbiotic dengan tanaman dan akarnya
Rhizobia mycorrhizae actinomycetes diazotrophic bacteria and various other rhizosphere micro-organisms ants
Mengontrol pertumbuhan tanaman (positive dan negative)
Direct effects plant roots rhizobia mycorrhizae actinomycetes pathogens phytoparasitic nematodes rhizophagous insects plant-growth promoting rhizosphere micro-organisms biocontrol agents Indirect effects most soil biota
Mikroba tanah sangat penting bagi pertumbuhan tanaman Mereka memperbanyak diri dan aktif membantu penyediaan unsure hara bagi tanaman melalui proses simbiosis dengan jalan melepaskan unsur hara yang ldquoterikatrdquo menjadi bentuk yang tersedia bagi akar tanaman Mikroba tanah ini juga mempunyai peran aktif melindungi tanaman melawan penyakit ldquosoil-borne diseasesrdquo
Pentingnya organism tanah (Sumber httpxtekhaabiotekhcomnutri_cyclehtm duiakses
2762011)
Mendaur ulang bahan organik tanahOrganisme tanah mendaur ulang (recycle) bahan
organik dengan cara memakan bahan tanaman dan hewan yang mati kotoran hewan dan organisme tanah yang lain Mereka memecah bahan organik menjadi bagian-bagian yang lebih kecil sehingga dapat dibusukkan oleh jasad renik seperti jamur dan bakteri Ketika mereka memakan bahan organik sisa makanan dan kotoran mereka dapat membantu perbaikan struktur dan kesuburan tanah
Decomposition of organic matter is largely a biological process that occurs naturally Its speed is determined by three major factors soil organisms the physical environment and the quality of the organic matter (Brussaard 1994) In the decomposition process different products are released carbon dioxide (CO2) energy water plant nutrients and resynthesized organic carbon compounds Successive decomposition of dead material and modified organic matter results in the formation of a more complex organic matter called humus This process is called
humification Humus affects soil properties As it slowly decomposes it colours the soil darker increases soil aggregation and aggregate stability increases the CEC (the ability to attract and retain nutrients) and contributes N P and other nutrients
Siklus bahan organic tanah (Sumber httpwwwfaoorgdocrep009a0100ea0100e00gif
diunduh 2742011)
Organisme tanah membantu meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman Ketika organisme tanah memakan bahan organik atau
makanan yang lain sebagian hara yang tersedia disimpan didalam tubuh mereka dan hara yang tidak diperlukan dikeluarkan didalam kotoran mereka (sebagai contoh phosphor dan nitrogen) Hara di dalam kotoran orgnisma tanah ini dapat diserap oleh akar tanaman
Sebagian organisme tanah membina hubungan simbiosis dengan akar tanaman dan dapat membantu akar tanaman menyerap lebih banyak unsur hara dibandingkan kalau tidak ada kerjasama dengan organisme tanah Sebagai contoh adalah mycorrhiza yang membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak posfor sedangkan rhizobia membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak nitrogen
Organisme tanah memperbaiki struktur tanah
Bahan sekresi dari organisme tanah dapat mengikat partikel-partikel tanah menjadi agregate yang lebih besar Contohnya bakteri mengeluarkan kotoran yang berbentuk dan bersifat seperti perekat (organic gum) Jamur-jamuran memproduksi bahan berupa benang-benang halus yang disebut hifa Zat perekat dari bakteri dan hifa jamur dapat mengikat partikel-partikel tanah secara kuat sehingga agregate tanah yang besar pun tidak mudah pecah walaupun basah Agregate tanah yang besar tersebut dapat menyimpan air tanah dalam pori-pori halus di antara partikel-partikel tanah untuk digunakan oleh tanaman Dalam keadaan air berlebihan air dapat dengan mudah mengalir keluar melalui pori-pori besar diantara agregatendashagregate tanah yang besar
Organisme tanah yang lebih besar dapat memperbaiki struktur tanah dengan cara membuat saluran-saluran (lubang-lubang) di dalam tanah (contohnya lubang cacing) dan membantu mengaduk-aduk dan mencampur baurkan partikel-partikel tanah sehingga aerasi (aliran udara) tanah menjadi lebih baik Pembuatan saluran-saluran dan lubang-lubang ini memperbaiki infiltrasi dan pergerakan air didalam tanah serta drainase
Struktur tanah (Sumber httpwwwnanikal-unibnet201102struktur-tanah hellip diunduh 2652011)
Soil organisms are responsible for soil structure Biologically created structure improves water holding capacity equally preventing leaching of nutrients as the nutrients are bound in the bodies of the organisms Chemical fertiliser to the contrary is highly water soluble and leaches very easily Soils with a healthy micro biological population prevent soil erosion Soil particles are glued together in a porous granule structures micro-aggregate so even heavy rainfall can not displace them
Genesis struktur tanah (Sumber httpghortnlimagesthumbskorrelstructjpg)
Organisme tanah dapat membantu mengendalikan gangguan hama dan penyakit Organisme tanah yang memakan organisme lain yang
lebih kecil dapat menekan serangan hama penyakit dengan cara mengontrol jenis dan jumlah organisme di dalam tanah
Pengelolaan lahan pertanian yang dapat memperkaya organisme tanah Ada beberapa cara yang dapat dilakukan para petani
untuk meningkatkan kegiatan organisme tanah di lahan mereka diantaranya adalah
Menyediakan makanan
Petani dapat menyediakan bahan makanan untuk organisme tanah dengan cara memelihara tanaman penutup tanah dan menambah bahan organik seperti mulsa kompos merang pupuk hijau dan pupuk kandang ke dalam tanah yang mereka kelola
Bahan organic menjadi makanan organism tanah (Sumber http2bpblogspotcom_AJnRBYfjyYoTS0F2qc0SmIAAAAAAA
ACdYqXqR9vs5_sUs1600soil-lifejpg diunduh 2352011)
Menyediakan cukup oksigen (aerasi tanah yang baik)
Seperti mahluk hidup yang lain organisme tanah membutuhkan cukup oksigen untuk hidup Petani dapat menjamin ketersediaan oksigen yang cukup untuk organisme tanah dengan cara mencegah pemadatan tanah Pemadatan tanah dapat mengurangi pori-pori tanah sehingga ketersedian udara menjadi lebih sedikit Pemadatan tanah dapat terjadi apabila tanah diinjak-injak oleh hewan dan manusia atau dilalui mesin-mesin berat secara berlebihan (trampling) terutama pada saat tanah sedang basah
Menyediakan air
Organisme tanah juga membutuhkan air dalam jumlah tertentu Tetapi kalau terlalu banyak air (dalam tanah yang jenuh) mereka bisa mati karena kekurangan oksigen Petani dapat mengatur ketersediaan air didalam tanah dengan cara memperbaiki struktur tanah Aggergate tanah yang lebih besar dapat menyimpan air di dalam pori-pori halus dan dapat mengeluarkan kelebihan air melalui pori-pori besar Drainase yang cukup di lahan yang banjir juga dapat memperbaiki kondisi tanah untuk habitat organisme tanah
Melindungi habitat biota Petani dapat mendukung kehidupan organisme tanah
dengan cara melindungi habitat mereka Pemeliharaan tanaman penutup tanah adalah cara yang terbaik untuk melindungi habitat organisme tanah dari bahaya kekeringan Penggunaan mulsa juga dapat melindungi habitat mereka Penggunaan mulsa organik dapat juga berfungsi sebagai sumber makanan bagi organisme tanah Musa plastik dapat mengurangi resiko penyakit dan hama tertentu karena mulsa tersebut cenderung meningkatkan suhu permukaan tanah dan dapat menghambat pergerakan hama dari tanah ke tanaman Tetapi mulsa plastik tidak dapat meningkatkan bahan organik tanah sehingga pendauran ulang unsur hara tidak terjadi Cara yang lain adalah dengan pengolahan tanah yang tepat guna Pengolahan tanah yang berlebihan dapat merusak pori-pori tanah dimana organisme tanah hidup
Cacing Tanah
Cacing tanah dalam berbagai hal mempunyai arti penting misalnya bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur sebab kotoran cacing tanah yang bercampur dengan tanah telah siap untuk diserap akar tumbuh-tumbuhan Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Lubang-lubang yang dibuat oleh cacing tanah meningkatkan konsentrasi udara dalam tanah Disamping itu pada saat musim hujan lubang tersebut akan melipatgandakan kemampuan tanah menyerap air Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan mempertahankan struktur tanah agar tetap gembur
Cacing ini hidup didalam liang tanah yang lembab subur dan suhunya tidak terlalu dingin Untuk pertumbuhannya yang baik cacing ini memerlukan tanah yang sedikit asam
sampai netral atau pH 6-72 Kulit cacing tanah memerlukan kelembabancukup tinggi agar dapat berfungsi normal dan tidak rusak yaitu berkisar 15 - 30 Suhu yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan antara 15oC-25oC (Anonimous 2010b)
Faktor-faktor yang mempengaruhi ekologis cacing tanah meliputi (a) kemasaman (pH) tanah (b) kelengasan tanah (c) temperatur (d) aerasi dan CO2 (e) bahan organik (f) jenis tanah dan (g) suplai nutrisi (Hanafiah dkk 2007) Sebanyak 85 dari berat tubuh cacing tanah berupa air sehingga sangatlah penting untuk menjaga media pemeliharaan tetap lembab (kelembaban optimum berkisar antara 15 - 30 ) Tubuh cacing mempunyai mekanisme untuk menjaga keseimbangan air dengan mempertahankan kelembaban di permukan tubuh dan mencegah kehilangan air yang berlebihan Cacing yang terdehidrasi akan kehilangan sebagian besar berat tubuhnya dan tetap hidup walaupun kehilangan 70 - 75 kandungan air tubuh Kekeringan yang berkepanjangan memaksa cacing tanah untuk bermigrasi ke lingkungan yang lebih cocok Kelembaban sangat diperlukan untuk menjaga agar kulit cacing tanah berfungsi normal Bila udara terlalu kering akan merusak keadaan kulit Untuk menghindarinya cacing tanah segera masuk kedalam lubang dalam tanah berhenti mencari makan dan akhirnya akan mati Bila kelembaban terlalu tinggi atau terlalu banyak air cacing tanah segera lari untuk mencari tempat yang pertukaran udaranya (aerasinya) baik Hal ini terjadi karena cacing tanah mengambil oksigen dari udara bebas untuk pernafasannya melalui kulit Kelembaban yang baik untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan cacing tanah adalah antara 15 sampai 30 (Anonimous 2010a)
Cacing tanah keluar permukaan hanya pada saat-saat tertentu Pada siang hari cacing tanah tidak pernah keluar kepermukaan tanah kecuali jika saat itu terjadi hujan yang cukup menggenangi liangnya Cacing tanah takut keluar pada siang hari karena tidak kuat terpapar panas matahari terlalu lama Pemanasan yang terlalu lama menyebabkan banyak cairan tubuhnya yang akan menguap Cairan tubuh cacing tanah penting untuk menjaga tekanan osmotik koloidal tubuh dan bahan membuat lendir Lendir yang melapisi permukaan tubuh salah satunya berfungsi memudahkan proses difusi udara melalui permukaan kulit Cacing tanah akan keluar terutama pada pagi hari sesudah hujan Hal ini dilakukan karena sesaat setelah hujan biasanya liang mereka terendam air sehingga aerasi dalam liang tidak bagus sehingga mereka keluar dalam rangka menghindari keadaan kesulitan bernafas dalam liang Cacing tanah juga tidak kuat bila terendam air
terlalu lama sehingga cendrung menghindar dari genangan air yang dalam Dalam keadaan normal mereka akan pergi kepermukaan tanah pada malam hari Pada malam suhu udara tidak panas dan kelembaban udara tinggi sehingga cacing tanah bisa bebas keluar untuk beraktivitas Dalam keadaan terlalu dingin atau sangat kering cacing tanah segera masuk kedalam liang beberapa cacing sering terdapat meligkar bersama-sama dengan diatasnya terdapat lapisan tanah yang bercampur dengan lendir Lendir dalam hal ini berfungsi sebagai isolator yang mempertahankan suhu tubuh cacing tanah agar tidak terlalu jauh terpengaruh oleh suhu lingkungan Posisi melingkar dalam liang memperkecil kontak kulit dengan udara sehingga memperkecil pengaruh dari suhu udara luar (Anonimous 2010c)
Peranan Cacing Pada Perubahan Sifat Fisik TanahAktivitas cacing tanah yang mempengaruhi struktur
tanah meliputi (1) pencernaan tanah perombakan bahan organik pengadukannya dengan tanah dan produksi kotorannya yang diletakkan dipermukaan atau di dalam tanah (2) penggalian tanah dan transportasi tanah bawah ke atas atau sebaliknya (3) selama proses (1) dan (2) juga terjadi pembentukan agregat tanah tahan air perbaikan status aerase tanah dan daya tahan memegang air (Hanafiah dkk 2007)
Cacing penghancur serasah (epigeic) merupakan kelompok cacing yang hidup di lapisan serasah yang letaknya di atas permukaan tanah tubuhnya berwarna gelap tugasnya menghancurkan seresah sehingga ukurannya menjadi lebih kecil Cacing penggali tanah (anecic dan endogeic) merupakan cacing jenis penggali tanah yang hidup aktif dalam tanah walaupun makanannya berupa bahan organik di permukaan tanah dan ada pula dari akar-akar yang mati di dalam tanah Kelompok cacing ini berperanan penting dalam mencampur serasah yang ada di atas tanah dengan tanah lapisan bawah dan meninggalkan liang dalam tanah Kelompok cacing ini membuang kotorannya dalam tanah atau di atas permukaan tanah Kotoran cacing ini lebih kaya akan karbon (C) dan hara lainnya dari pada tanah sekitarnya (Hairiah dkk 1986)
Cacing mampu menggali lubang di sekitar permukaan tanah sampai kedalaman dua meter dan aktivitasnya meningkatkan kadar oksigen tanah sampai 30 persen memperbesar pori-pori tanah memudahkan pergerakan akar tanaman serta meningkatkan kemampuan tanah untuk menyerap dan menyimpan air Zat-zat organik dan fraksi liat yang dihasilkan cacing bisa memperbaiki daya ikat antar partikel tanah sehingga menekan terjadinya proses pengikisanerosi hingga 40 persen (Kartini 2008)
Arthropoda Tanah Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan
jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung (Hanafiah dkk 2007)
Arthropoda adalah filum yang paling besar dalam dunia hewan dan mencakup serangga laba-laba udang lipan dan hewan sejenis lainnya Arthropoda adalah nama lain hewan berbuku-buku Empat dari lima bagian (yang hidup hari ini) dari spesies hewan adalah arthropoda dengan jumlah di atas satu juta spesies modern yang ditemukan dan rekor fosil yang mencapai awal Cambrian Arthropoda biasa ditemukan di laut air tawar darat dan lingkungan udara serta termasuk berbagai bentuk simbiotis dan parasit Hampir dari 90 dari seluruh jenis hewan yang diketahui orang adalah Arthropoda Arthropoda dianggap berkerabat dekat dengan Annelida contohnya adalah Peripetus di Afrika Selatan (Anonimous 2010d)
Keanekaragaman jenis arthropoda tanah secara meruang-mewaktu berhubungan dengan keadaan faktor lingkungan abiotik pada setiap komunitas tumbuhan yaitu ketebalan serasah kandungan bahan organik pH tanah dan suhu udara (Subahar dan Adianto 2008)
Mikroba Tanah
Di tanah terdapat milyaran mikrobia misalnya bakteri fungi alga protozoa dan virus Tanah merupakan lingkungan hidup yang amat kompleks Kotoran dan jasad hewan serta jaringan tumbuhan akan terkubur dalam tanah Semuanya memberi konstribusi dalam menyuburkan tanah Proses penyuburan tanah ini dibantu oleh mikrobia Tanpa mikrobia semua jasad tidak akan hancur Salut untuk mikrobia tanah yang mampu menyeimbangkan kelangsungan hidup di bumi Jumlah dan jenis mikrobia dalam tanah bergantung pada jumlah dan jenis kelembaban tingkat aerasi suhu pH dan pengolahan dapat menambah jumlah mikrobia tanah
Mikrobia tanah berupa bakteri melalui metode hitungan mikroskopik langsung berjumlah milyaran setiap gram tanah sedangkan hitungan agar cawan diperoleh jutaan Bakteri umumnya bersifat heterotrof Contohnya Actinomycetes yang
mencakup jenis-jenis Nocardia Streptomyces dan Micromonospora Organisme ini yang menyebabkan bau khas tanah Actinomycetes berperan menambah kesuburan tanah dengan mengurai senyawa-senyawa kompleks dan mampu membentuk senyawa antibiotik namun jumlahnya sedikit Antibiotik ini terdapat di sekitar sel-sel Actinomycetes saja Sedangkan Cyanobacteria berperan dalam transformasi batu-batuan menjadi tanah dan asam-asam yang terbentuk dalam proses metabolisme dapat melarutkan mineral-mineral bebatuan
Fungi berjumlah antara ratusan sampai ribuan per gram tanah Fungi berperan dalam meningkatkan struktur fisik tanah dan dekomposisi bahan-bahan organik kompleks dari jaringan tumbuhan seperti selulosa lignin dan pektin Contohnya Penicillium Mucor Rhizopus Fusarium Cladosporium Aspergillus dan Trichomonas Populasi alga lebih sedikit dibanding fungi dan bakteri Alga berperan dalam mengakumulasi bahan-bahan organik akibat aktivitas fotosintetik dan bila berasosiasi dengan fungi akan merombak bebatuan menjadi tanah Misalnya Chlorophyta (alga hijau) dan Chrysophyta (diatom) Rhizosfer merupakan tempat pertemuan antara tanah dengan akar tumbuhan Jumlah mikrobia di daerah perakaran lebih banyak dibanding tanah yang tidak terdapat perakaran karena di daerah perakaran terdapat nutrien-nutrien seperti asam amino dan vitamin yang disekresikan oleh jaringan akar
Tanah dapat menyuburkan dirinya sendiri karena keberadaan mikroba tanah Ungkapan ini tidak berlebihan apabila kita mengamati kehidupan mikroba di dalam tanah yang bermanfaat memperbaiki kesuburan tanah Saat ini sudah dikenali sekitar dua juta mikroba tanah Dari sekian mikroba yang ditemukan ada yang memiliki aktivitas pendukung kesuburan tanaman -- sebagai pelarut P pengikat N bebas penghasil faktor tumbuh perombak bahan organik Juga ada mikroba yang menghasilkan biopestisida perombak bahan kimia agro (pestisida) mikroba resisten logam berat (pengakumulasi dan pereduksi) mikroba perombak sianida dan mikroba agen denitrifikasi-nitrifikasi
Tanah adalah habitat yang sangat kaya akan keragaman mikroorganisme seperti bakteri aktinomicetes fungi protozoa alga dan virus Tanah-tanah pertanian yang subur mengandung lebih dari 100 juta mikroba per gram tanah Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroba-mikroba tersebut Sebagian besar mikroba tanah memiliki peranan yang menguntungan bagi pertanian Mikroba tanah antara lain berperan dalam mendegradasi limbah-limbah organik pertanian re-cycling hara tanaman fiksasi biologis
nitrogen dari udara pelarutan fosfat merangsang pertumbuhan tanaman biokontrol patogen tanaman membantu penyerapan unsur hara tanaman dan membentuk simbiosis menguntungan
Tiga unsur hara esensial bagi tanaman yaitu Nitrogen (N) fosfat (P) dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitas mikroba tanah Hara N sebenarnya tersedia melimpah di udara Kurang lebih 74 kandungan udara adalah N Namun N udara tidak dapat langsung diserap oleh tanaman Tidak ada satupun tanaman yang dapat menyerap N dari udara N harus difiksasiditambat oleh mikroba tanah dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dengan tanaman dan ada pula yang hidup bebas di sekitar perakaran tanaman
Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaan unsur hara tanaman adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K) Tanah-tanah yang lama diberi pupuk superfosfat (TSPSP 36) umumnya kandungan P-nya cukup tinggi (jenuh) Namun hara P ini sedikittidak tersedia bagi tanaman karena terikat pada mineral liat tanah yang sukar larut Di sinilah peranan mikroba pelarut P Mikroba ini akan melepaskan ikatan P dari mineral liat tanah dan menyediakannya bagi tanaman Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P antara lain Aspergillus sp Penicillium sp Zerowilia lipolitika Pseudomonas sp Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P umumnya juga berkemampuan tinggi dalam melarutkan K
Beberapa mikroba tanah juga mampu menghasilkan hormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserap oleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat atau lebih besar Kelompok mikroba yang mampu menghasilkan hormon tanaman antara lain Pseudomonas sp dan Azotobacter sp
Mikroba-mikroba tanah yang bermanfaat untuk melarutkan unsur hara membantu penyerapan unsur hara maupun merangsang pertumbuhan tanaman diformulasikan dalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagai biofertilizer untuk pertanian
Hasil-hasil temuan bioteknologi terbaru mikroba antagonis seperti penyakit tular tanah dapat diubah secara alamiah menjadi mikroba yang mempunyai kemampuan menyediakan unsurunsur hara bagi tanaman dan melawan penyakit karena berperan sebagai produser antibiotik alias dokter tanaman untuk penyakit tular tanah Mikroba tersebut diperoleh dengan cara isolasi dari alam yang kemudian
diperbanyak di laboratorium dan kemudian dapat dipakai sebagai bahan pupuk hayati
Misalnya Trichoderma dan Gliocladium kedua mikroba ini berperan pentiong dalam ketersediaan nutrisi tanaman dalam tanah Bio-aktifator yang berisi mikroba Trichoderma dan Gliocladium sangat bermanfaat bagi tanaman khususnya dalam proses
1 Mempercepat pematangan pupuk kandang dan meningkatkan kesuburan tanah
2 Meningkatkan ketegaran bibit tanaman3 Meningkatkan ketahanan tanaman terhadap
serangan penyakit layu (Fusarium sp) dan layu bakteri (pseukdomonas sp) serta penyakit busuk daun (Phytophthora sp) terutama pada tanaman tomat cabai kubis dan kentang
4 Mencegah terjadinya serangan penyakit rebah kecambah (Pythium sp) dan Rhizoctonia dan akar gada (Plasmodiophora sp) pada pesemaian
Fungsi Ekosistem Tanah
Respirasi Tanah
Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan (1) Jumlah CO2 yang dihasilkan dan (2) Jumlah O2 yang digunakan oleh mikroba tanah Pengukuran respirasi ini berkorelasi baik dengan peubah kesuburan tanah yang berkaitar dengan aktifitas mikroba seperti (1) Kandungan bahan organic (2) Transformasi N atau P (3) Hasil antara (4) pH dan (5) Rata-rata jumlah mikroorganisme (Andre 2010)
Respirasi tanah merupakan suatu proses yang terjadi karena adanya kehidupan mikrobia yang melakukan aktifitas hidup dan berkembang biak dalam suatu masa tanah Mikrobia dalam setiap aktifitasnya membutuhkan O2 atau mengeluarkan CO2 yang dijadikan dasar untuk pengukuran respirasi tanah Laju respirasi maksimum terjadi setelah beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia dalam tanah karena banyaknya populasi mikrobia mempengaruhi keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah (Ragil 2009)
Adapun cara penetapan tanah di laboratorium lebih disukai Prosedur di laboratorium meliputi penetapan pemakaian O2 atau jumlah CO2 yang dihasilkan dari sejumlah contoh tanah yang diinkubasi dalam keadaan yang diatur di laboratorium Dua macam inkubasi di laboratorium adalah 1) Inkubasi dalam keadaan yang stabil (steady-stato) 2) Keadaan yang berfluktuasi Untuk keadaan yang stabil kadar air temperatur kecepatan aerasi dan pengaturan ruangan harus dilakukan dengan sebaik mungkin
Peningkatan respirasi terjadi bila ada pembasahan dan pengeringan fluktuasi aerasi tanah selama inkubasi Oleh karena itu peningkatan respirasi dapat disebabkan oleh perubahan lingkungan yang luar biasa Hal ini bisa tidak mencerminkan keadaan aktivitas mikroba dalam keadaan lapang cara steady-stato telah digunakan untuk mempelajari
dekomposisi bahan organik dalam penelitian potensi aktivitas mikroba dalam tanah dan dalam perekembangan penelitian (Iswandi 1989)
Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi dan aktifitas mikroba tanah Metode respirasi tanah masih sering digunakan karena cukup peka konsisten sederhana dan tidak memerlukan alat yang canggih dan mahal Pengukuran respirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia Laju respirasi maksimum biasanya terjadi setelah beberapa hari atau beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
CO2 yang Dilepaskan Akar Tanaman
Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang di dalamnya terdapat akar tanaman dan berbagai macam mikroorganisme Mikroorganisme dalam tanah biasanya terkonsentrasi pada daerah sekitar perakaran karena akar mengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan eksudat Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalam penyerapan unsur hara yang terjadi di rizosfer Interaksi yang terjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-beda sehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikan harus dilakukan pada kondisi yang tepat Aktivitas mikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasi dan biomassa karbon mikroorganisme (C-organik) tanah (Annisa 2008)
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2 Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik
dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi asam amino untuk protein nukleotida untuk asam nukleat dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak sterol karotenoid pigmen flavonoid seperti antosianin dan senyawa aromatik tertentu lainnya seperti lignin
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Pentingnya organism tanah (Sumber httpxtekhaabiotekhcomnutri_cyclehtm duiakses
2762011)
Mendaur ulang bahan organik tanahOrganisme tanah mendaur ulang (recycle) bahan
organik dengan cara memakan bahan tanaman dan hewan yang mati kotoran hewan dan organisme tanah yang lain Mereka memecah bahan organik menjadi bagian-bagian yang lebih kecil sehingga dapat dibusukkan oleh jasad renik seperti jamur dan bakteri Ketika mereka memakan bahan organik sisa makanan dan kotoran mereka dapat membantu perbaikan struktur dan kesuburan tanah
Decomposition of organic matter is largely a biological process that occurs naturally Its speed is determined by three major factors soil organisms the physical environment and the quality of the organic matter (Brussaard 1994) In the decomposition process different products are released carbon dioxide (CO2) energy water plant nutrients and resynthesized organic carbon compounds Successive decomposition of dead material and modified organic matter results in the formation of a more complex organic matter called humus This process is called
humification Humus affects soil properties As it slowly decomposes it colours the soil darker increases soil aggregation and aggregate stability increases the CEC (the ability to attract and retain nutrients) and contributes N P and other nutrients
Siklus bahan organic tanah (Sumber httpwwwfaoorgdocrep009a0100ea0100e00gif
diunduh 2742011)
Organisme tanah membantu meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman Ketika organisme tanah memakan bahan organik atau
makanan yang lain sebagian hara yang tersedia disimpan didalam tubuh mereka dan hara yang tidak diperlukan dikeluarkan didalam kotoran mereka (sebagai contoh phosphor dan nitrogen) Hara di dalam kotoran orgnisma tanah ini dapat diserap oleh akar tanaman
Sebagian organisme tanah membina hubungan simbiosis dengan akar tanaman dan dapat membantu akar tanaman menyerap lebih banyak unsur hara dibandingkan kalau tidak ada kerjasama dengan organisme tanah Sebagai contoh adalah mycorrhiza yang membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak posfor sedangkan rhizobia membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak nitrogen
Organisme tanah memperbaiki struktur tanah
Bahan sekresi dari organisme tanah dapat mengikat partikel-partikel tanah menjadi agregate yang lebih besar Contohnya bakteri mengeluarkan kotoran yang berbentuk dan bersifat seperti perekat (organic gum) Jamur-jamuran memproduksi bahan berupa benang-benang halus yang disebut hifa Zat perekat dari bakteri dan hifa jamur dapat mengikat partikel-partikel tanah secara kuat sehingga agregate tanah yang besar pun tidak mudah pecah walaupun basah Agregate tanah yang besar tersebut dapat menyimpan air tanah dalam pori-pori halus di antara partikel-partikel tanah untuk digunakan oleh tanaman Dalam keadaan air berlebihan air dapat dengan mudah mengalir keluar melalui pori-pori besar diantara agregatendashagregate tanah yang besar
Organisme tanah yang lebih besar dapat memperbaiki struktur tanah dengan cara membuat saluran-saluran (lubang-lubang) di dalam tanah (contohnya lubang cacing) dan membantu mengaduk-aduk dan mencampur baurkan partikel-partikel tanah sehingga aerasi (aliran udara) tanah menjadi lebih baik Pembuatan saluran-saluran dan lubang-lubang ini memperbaiki infiltrasi dan pergerakan air didalam tanah serta drainase
Struktur tanah (Sumber httpwwwnanikal-unibnet201102struktur-tanah hellip diunduh 2652011)
Soil organisms are responsible for soil structure Biologically created structure improves water holding capacity equally preventing leaching of nutrients as the nutrients are bound in the bodies of the organisms Chemical fertiliser to the contrary is highly water soluble and leaches very easily Soils with a healthy micro biological population prevent soil erosion Soil particles are glued together in a porous granule structures micro-aggregate so even heavy rainfall can not displace them
Genesis struktur tanah (Sumber httpghortnlimagesthumbskorrelstructjpg)
Organisme tanah dapat membantu mengendalikan gangguan hama dan penyakit Organisme tanah yang memakan organisme lain yang
lebih kecil dapat menekan serangan hama penyakit dengan cara mengontrol jenis dan jumlah organisme di dalam tanah
Pengelolaan lahan pertanian yang dapat memperkaya organisme tanah Ada beberapa cara yang dapat dilakukan para petani
untuk meningkatkan kegiatan organisme tanah di lahan mereka diantaranya adalah
Menyediakan makanan
Petani dapat menyediakan bahan makanan untuk organisme tanah dengan cara memelihara tanaman penutup tanah dan menambah bahan organik seperti mulsa kompos merang pupuk hijau dan pupuk kandang ke dalam tanah yang mereka kelola
Bahan organic menjadi makanan organism tanah (Sumber http2bpblogspotcom_AJnRBYfjyYoTS0F2qc0SmIAAAAAAA
ACdYqXqR9vs5_sUs1600soil-lifejpg diunduh 2352011)
Menyediakan cukup oksigen (aerasi tanah yang baik)
Seperti mahluk hidup yang lain organisme tanah membutuhkan cukup oksigen untuk hidup Petani dapat menjamin ketersediaan oksigen yang cukup untuk organisme tanah dengan cara mencegah pemadatan tanah Pemadatan tanah dapat mengurangi pori-pori tanah sehingga ketersedian udara menjadi lebih sedikit Pemadatan tanah dapat terjadi apabila tanah diinjak-injak oleh hewan dan manusia atau dilalui mesin-mesin berat secara berlebihan (trampling) terutama pada saat tanah sedang basah
Menyediakan air
Organisme tanah juga membutuhkan air dalam jumlah tertentu Tetapi kalau terlalu banyak air (dalam tanah yang jenuh) mereka bisa mati karena kekurangan oksigen Petani dapat mengatur ketersediaan air didalam tanah dengan cara memperbaiki struktur tanah Aggergate tanah yang lebih besar dapat menyimpan air di dalam pori-pori halus dan dapat mengeluarkan kelebihan air melalui pori-pori besar Drainase yang cukup di lahan yang banjir juga dapat memperbaiki kondisi tanah untuk habitat organisme tanah
Melindungi habitat biota Petani dapat mendukung kehidupan organisme tanah
dengan cara melindungi habitat mereka Pemeliharaan tanaman penutup tanah adalah cara yang terbaik untuk melindungi habitat organisme tanah dari bahaya kekeringan Penggunaan mulsa juga dapat melindungi habitat mereka Penggunaan mulsa organik dapat juga berfungsi sebagai sumber makanan bagi organisme tanah Musa plastik dapat mengurangi resiko penyakit dan hama tertentu karena mulsa tersebut cenderung meningkatkan suhu permukaan tanah dan dapat menghambat pergerakan hama dari tanah ke tanaman Tetapi mulsa plastik tidak dapat meningkatkan bahan organik tanah sehingga pendauran ulang unsur hara tidak terjadi Cara yang lain adalah dengan pengolahan tanah yang tepat guna Pengolahan tanah yang berlebihan dapat merusak pori-pori tanah dimana organisme tanah hidup
Cacing Tanah
Cacing tanah dalam berbagai hal mempunyai arti penting misalnya bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur sebab kotoran cacing tanah yang bercampur dengan tanah telah siap untuk diserap akar tumbuh-tumbuhan Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Lubang-lubang yang dibuat oleh cacing tanah meningkatkan konsentrasi udara dalam tanah Disamping itu pada saat musim hujan lubang tersebut akan melipatgandakan kemampuan tanah menyerap air Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan mempertahankan struktur tanah agar tetap gembur
Cacing ini hidup didalam liang tanah yang lembab subur dan suhunya tidak terlalu dingin Untuk pertumbuhannya yang baik cacing ini memerlukan tanah yang sedikit asam
sampai netral atau pH 6-72 Kulit cacing tanah memerlukan kelembabancukup tinggi agar dapat berfungsi normal dan tidak rusak yaitu berkisar 15 - 30 Suhu yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan antara 15oC-25oC (Anonimous 2010b)
Faktor-faktor yang mempengaruhi ekologis cacing tanah meliputi (a) kemasaman (pH) tanah (b) kelengasan tanah (c) temperatur (d) aerasi dan CO2 (e) bahan organik (f) jenis tanah dan (g) suplai nutrisi (Hanafiah dkk 2007) Sebanyak 85 dari berat tubuh cacing tanah berupa air sehingga sangatlah penting untuk menjaga media pemeliharaan tetap lembab (kelembaban optimum berkisar antara 15 - 30 ) Tubuh cacing mempunyai mekanisme untuk menjaga keseimbangan air dengan mempertahankan kelembaban di permukan tubuh dan mencegah kehilangan air yang berlebihan Cacing yang terdehidrasi akan kehilangan sebagian besar berat tubuhnya dan tetap hidup walaupun kehilangan 70 - 75 kandungan air tubuh Kekeringan yang berkepanjangan memaksa cacing tanah untuk bermigrasi ke lingkungan yang lebih cocok Kelembaban sangat diperlukan untuk menjaga agar kulit cacing tanah berfungsi normal Bila udara terlalu kering akan merusak keadaan kulit Untuk menghindarinya cacing tanah segera masuk kedalam lubang dalam tanah berhenti mencari makan dan akhirnya akan mati Bila kelembaban terlalu tinggi atau terlalu banyak air cacing tanah segera lari untuk mencari tempat yang pertukaran udaranya (aerasinya) baik Hal ini terjadi karena cacing tanah mengambil oksigen dari udara bebas untuk pernafasannya melalui kulit Kelembaban yang baik untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan cacing tanah adalah antara 15 sampai 30 (Anonimous 2010a)
Cacing tanah keluar permukaan hanya pada saat-saat tertentu Pada siang hari cacing tanah tidak pernah keluar kepermukaan tanah kecuali jika saat itu terjadi hujan yang cukup menggenangi liangnya Cacing tanah takut keluar pada siang hari karena tidak kuat terpapar panas matahari terlalu lama Pemanasan yang terlalu lama menyebabkan banyak cairan tubuhnya yang akan menguap Cairan tubuh cacing tanah penting untuk menjaga tekanan osmotik koloidal tubuh dan bahan membuat lendir Lendir yang melapisi permukaan tubuh salah satunya berfungsi memudahkan proses difusi udara melalui permukaan kulit Cacing tanah akan keluar terutama pada pagi hari sesudah hujan Hal ini dilakukan karena sesaat setelah hujan biasanya liang mereka terendam air sehingga aerasi dalam liang tidak bagus sehingga mereka keluar dalam rangka menghindari keadaan kesulitan bernafas dalam liang Cacing tanah juga tidak kuat bila terendam air
terlalu lama sehingga cendrung menghindar dari genangan air yang dalam Dalam keadaan normal mereka akan pergi kepermukaan tanah pada malam hari Pada malam suhu udara tidak panas dan kelembaban udara tinggi sehingga cacing tanah bisa bebas keluar untuk beraktivitas Dalam keadaan terlalu dingin atau sangat kering cacing tanah segera masuk kedalam liang beberapa cacing sering terdapat meligkar bersama-sama dengan diatasnya terdapat lapisan tanah yang bercampur dengan lendir Lendir dalam hal ini berfungsi sebagai isolator yang mempertahankan suhu tubuh cacing tanah agar tidak terlalu jauh terpengaruh oleh suhu lingkungan Posisi melingkar dalam liang memperkecil kontak kulit dengan udara sehingga memperkecil pengaruh dari suhu udara luar (Anonimous 2010c)
Peranan Cacing Pada Perubahan Sifat Fisik TanahAktivitas cacing tanah yang mempengaruhi struktur
tanah meliputi (1) pencernaan tanah perombakan bahan organik pengadukannya dengan tanah dan produksi kotorannya yang diletakkan dipermukaan atau di dalam tanah (2) penggalian tanah dan transportasi tanah bawah ke atas atau sebaliknya (3) selama proses (1) dan (2) juga terjadi pembentukan agregat tanah tahan air perbaikan status aerase tanah dan daya tahan memegang air (Hanafiah dkk 2007)
Cacing penghancur serasah (epigeic) merupakan kelompok cacing yang hidup di lapisan serasah yang letaknya di atas permukaan tanah tubuhnya berwarna gelap tugasnya menghancurkan seresah sehingga ukurannya menjadi lebih kecil Cacing penggali tanah (anecic dan endogeic) merupakan cacing jenis penggali tanah yang hidup aktif dalam tanah walaupun makanannya berupa bahan organik di permukaan tanah dan ada pula dari akar-akar yang mati di dalam tanah Kelompok cacing ini berperanan penting dalam mencampur serasah yang ada di atas tanah dengan tanah lapisan bawah dan meninggalkan liang dalam tanah Kelompok cacing ini membuang kotorannya dalam tanah atau di atas permukaan tanah Kotoran cacing ini lebih kaya akan karbon (C) dan hara lainnya dari pada tanah sekitarnya (Hairiah dkk 1986)
Cacing mampu menggali lubang di sekitar permukaan tanah sampai kedalaman dua meter dan aktivitasnya meningkatkan kadar oksigen tanah sampai 30 persen memperbesar pori-pori tanah memudahkan pergerakan akar tanaman serta meningkatkan kemampuan tanah untuk menyerap dan menyimpan air Zat-zat organik dan fraksi liat yang dihasilkan cacing bisa memperbaiki daya ikat antar partikel tanah sehingga menekan terjadinya proses pengikisanerosi hingga 40 persen (Kartini 2008)
Arthropoda Tanah Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan
jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung (Hanafiah dkk 2007)
Arthropoda adalah filum yang paling besar dalam dunia hewan dan mencakup serangga laba-laba udang lipan dan hewan sejenis lainnya Arthropoda adalah nama lain hewan berbuku-buku Empat dari lima bagian (yang hidup hari ini) dari spesies hewan adalah arthropoda dengan jumlah di atas satu juta spesies modern yang ditemukan dan rekor fosil yang mencapai awal Cambrian Arthropoda biasa ditemukan di laut air tawar darat dan lingkungan udara serta termasuk berbagai bentuk simbiotis dan parasit Hampir dari 90 dari seluruh jenis hewan yang diketahui orang adalah Arthropoda Arthropoda dianggap berkerabat dekat dengan Annelida contohnya adalah Peripetus di Afrika Selatan (Anonimous 2010d)
Keanekaragaman jenis arthropoda tanah secara meruang-mewaktu berhubungan dengan keadaan faktor lingkungan abiotik pada setiap komunitas tumbuhan yaitu ketebalan serasah kandungan bahan organik pH tanah dan suhu udara (Subahar dan Adianto 2008)
Mikroba Tanah
Di tanah terdapat milyaran mikrobia misalnya bakteri fungi alga protozoa dan virus Tanah merupakan lingkungan hidup yang amat kompleks Kotoran dan jasad hewan serta jaringan tumbuhan akan terkubur dalam tanah Semuanya memberi konstribusi dalam menyuburkan tanah Proses penyuburan tanah ini dibantu oleh mikrobia Tanpa mikrobia semua jasad tidak akan hancur Salut untuk mikrobia tanah yang mampu menyeimbangkan kelangsungan hidup di bumi Jumlah dan jenis mikrobia dalam tanah bergantung pada jumlah dan jenis kelembaban tingkat aerasi suhu pH dan pengolahan dapat menambah jumlah mikrobia tanah
Mikrobia tanah berupa bakteri melalui metode hitungan mikroskopik langsung berjumlah milyaran setiap gram tanah sedangkan hitungan agar cawan diperoleh jutaan Bakteri umumnya bersifat heterotrof Contohnya Actinomycetes yang
mencakup jenis-jenis Nocardia Streptomyces dan Micromonospora Organisme ini yang menyebabkan bau khas tanah Actinomycetes berperan menambah kesuburan tanah dengan mengurai senyawa-senyawa kompleks dan mampu membentuk senyawa antibiotik namun jumlahnya sedikit Antibiotik ini terdapat di sekitar sel-sel Actinomycetes saja Sedangkan Cyanobacteria berperan dalam transformasi batu-batuan menjadi tanah dan asam-asam yang terbentuk dalam proses metabolisme dapat melarutkan mineral-mineral bebatuan
Fungi berjumlah antara ratusan sampai ribuan per gram tanah Fungi berperan dalam meningkatkan struktur fisik tanah dan dekomposisi bahan-bahan organik kompleks dari jaringan tumbuhan seperti selulosa lignin dan pektin Contohnya Penicillium Mucor Rhizopus Fusarium Cladosporium Aspergillus dan Trichomonas Populasi alga lebih sedikit dibanding fungi dan bakteri Alga berperan dalam mengakumulasi bahan-bahan organik akibat aktivitas fotosintetik dan bila berasosiasi dengan fungi akan merombak bebatuan menjadi tanah Misalnya Chlorophyta (alga hijau) dan Chrysophyta (diatom) Rhizosfer merupakan tempat pertemuan antara tanah dengan akar tumbuhan Jumlah mikrobia di daerah perakaran lebih banyak dibanding tanah yang tidak terdapat perakaran karena di daerah perakaran terdapat nutrien-nutrien seperti asam amino dan vitamin yang disekresikan oleh jaringan akar
Tanah dapat menyuburkan dirinya sendiri karena keberadaan mikroba tanah Ungkapan ini tidak berlebihan apabila kita mengamati kehidupan mikroba di dalam tanah yang bermanfaat memperbaiki kesuburan tanah Saat ini sudah dikenali sekitar dua juta mikroba tanah Dari sekian mikroba yang ditemukan ada yang memiliki aktivitas pendukung kesuburan tanaman -- sebagai pelarut P pengikat N bebas penghasil faktor tumbuh perombak bahan organik Juga ada mikroba yang menghasilkan biopestisida perombak bahan kimia agro (pestisida) mikroba resisten logam berat (pengakumulasi dan pereduksi) mikroba perombak sianida dan mikroba agen denitrifikasi-nitrifikasi
Tanah adalah habitat yang sangat kaya akan keragaman mikroorganisme seperti bakteri aktinomicetes fungi protozoa alga dan virus Tanah-tanah pertanian yang subur mengandung lebih dari 100 juta mikroba per gram tanah Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroba-mikroba tersebut Sebagian besar mikroba tanah memiliki peranan yang menguntungan bagi pertanian Mikroba tanah antara lain berperan dalam mendegradasi limbah-limbah organik pertanian re-cycling hara tanaman fiksasi biologis
nitrogen dari udara pelarutan fosfat merangsang pertumbuhan tanaman biokontrol patogen tanaman membantu penyerapan unsur hara tanaman dan membentuk simbiosis menguntungan
Tiga unsur hara esensial bagi tanaman yaitu Nitrogen (N) fosfat (P) dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitas mikroba tanah Hara N sebenarnya tersedia melimpah di udara Kurang lebih 74 kandungan udara adalah N Namun N udara tidak dapat langsung diserap oleh tanaman Tidak ada satupun tanaman yang dapat menyerap N dari udara N harus difiksasiditambat oleh mikroba tanah dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dengan tanaman dan ada pula yang hidup bebas di sekitar perakaran tanaman
Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaan unsur hara tanaman adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K) Tanah-tanah yang lama diberi pupuk superfosfat (TSPSP 36) umumnya kandungan P-nya cukup tinggi (jenuh) Namun hara P ini sedikittidak tersedia bagi tanaman karena terikat pada mineral liat tanah yang sukar larut Di sinilah peranan mikroba pelarut P Mikroba ini akan melepaskan ikatan P dari mineral liat tanah dan menyediakannya bagi tanaman Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P antara lain Aspergillus sp Penicillium sp Zerowilia lipolitika Pseudomonas sp Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P umumnya juga berkemampuan tinggi dalam melarutkan K
Beberapa mikroba tanah juga mampu menghasilkan hormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserap oleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat atau lebih besar Kelompok mikroba yang mampu menghasilkan hormon tanaman antara lain Pseudomonas sp dan Azotobacter sp
Mikroba-mikroba tanah yang bermanfaat untuk melarutkan unsur hara membantu penyerapan unsur hara maupun merangsang pertumbuhan tanaman diformulasikan dalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagai biofertilizer untuk pertanian
Hasil-hasil temuan bioteknologi terbaru mikroba antagonis seperti penyakit tular tanah dapat diubah secara alamiah menjadi mikroba yang mempunyai kemampuan menyediakan unsurunsur hara bagi tanaman dan melawan penyakit karena berperan sebagai produser antibiotik alias dokter tanaman untuk penyakit tular tanah Mikroba tersebut diperoleh dengan cara isolasi dari alam yang kemudian
diperbanyak di laboratorium dan kemudian dapat dipakai sebagai bahan pupuk hayati
Misalnya Trichoderma dan Gliocladium kedua mikroba ini berperan pentiong dalam ketersediaan nutrisi tanaman dalam tanah Bio-aktifator yang berisi mikroba Trichoderma dan Gliocladium sangat bermanfaat bagi tanaman khususnya dalam proses
1 Mempercepat pematangan pupuk kandang dan meningkatkan kesuburan tanah
2 Meningkatkan ketegaran bibit tanaman3 Meningkatkan ketahanan tanaman terhadap
serangan penyakit layu (Fusarium sp) dan layu bakteri (pseukdomonas sp) serta penyakit busuk daun (Phytophthora sp) terutama pada tanaman tomat cabai kubis dan kentang
4 Mencegah terjadinya serangan penyakit rebah kecambah (Pythium sp) dan Rhizoctonia dan akar gada (Plasmodiophora sp) pada pesemaian
Fungsi Ekosistem Tanah
Respirasi Tanah
Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan (1) Jumlah CO2 yang dihasilkan dan (2) Jumlah O2 yang digunakan oleh mikroba tanah Pengukuran respirasi ini berkorelasi baik dengan peubah kesuburan tanah yang berkaitar dengan aktifitas mikroba seperti (1) Kandungan bahan organic (2) Transformasi N atau P (3) Hasil antara (4) pH dan (5) Rata-rata jumlah mikroorganisme (Andre 2010)
Respirasi tanah merupakan suatu proses yang terjadi karena adanya kehidupan mikrobia yang melakukan aktifitas hidup dan berkembang biak dalam suatu masa tanah Mikrobia dalam setiap aktifitasnya membutuhkan O2 atau mengeluarkan CO2 yang dijadikan dasar untuk pengukuran respirasi tanah Laju respirasi maksimum terjadi setelah beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia dalam tanah karena banyaknya populasi mikrobia mempengaruhi keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah (Ragil 2009)
Adapun cara penetapan tanah di laboratorium lebih disukai Prosedur di laboratorium meliputi penetapan pemakaian O2 atau jumlah CO2 yang dihasilkan dari sejumlah contoh tanah yang diinkubasi dalam keadaan yang diatur di laboratorium Dua macam inkubasi di laboratorium adalah 1) Inkubasi dalam keadaan yang stabil (steady-stato) 2) Keadaan yang berfluktuasi Untuk keadaan yang stabil kadar air temperatur kecepatan aerasi dan pengaturan ruangan harus dilakukan dengan sebaik mungkin
Peningkatan respirasi terjadi bila ada pembasahan dan pengeringan fluktuasi aerasi tanah selama inkubasi Oleh karena itu peningkatan respirasi dapat disebabkan oleh perubahan lingkungan yang luar biasa Hal ini bisa tidak mencerminkan keadaan aktivitas mikroba dalam keadaan lapang cara steady-stato telah digunakan untuk mempelajari
dekomposisi bahan organik dalam penelitian potensi aktivitas mikroba dalam tanah dan dalam perekembangan penelitian (Iswandi 1989)
Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi dan aktifitas mikroba tanah Metode respirasi tanah masih sering digunakan karena cukup peka konsisten sederhana dan tidak memerlukan alat yang canggih dan mahal Pengukuran respirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia Laju respirasi maksimum biasanya terjadi setelah beberapa hari atau beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
CO2 yang Dilepaskan Akar Tanaman
Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang di dalamnya terdapat akar tanaman dan berbagai macam mikroorganisme Mikroorganisme dalam tanah biasanya terkonsentrasi pada daerah sekitar perakaran karena akar mengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan eksudat Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalam penyerapan unsur hara yang terjadi di rizosfer Interaksi yang terjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-beda sehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikan harus dilakukan pada kondisi yang tepat Aktivitas mikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasi dan biomassa karbon mikroorganisme (C-organik) tanah (Annisa 2008)
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2 Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik
dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi asam amino untuk protein nukleotida untuk asam nukleat dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak sterol karotenoid pigmen flavonoid seperti antosianin dan senyawa aromatik tertentu lainnya seperti lignin
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
humification Humus affects soil properties As it slowly decomposes it colours the soil darker increases soil aggregation and aggregate stability increases the CEC (the ability to attract and retain nutrients) and contributes N P and other nutrients
Siklus bahan organic tanah (Sumber httpwwwfaoorgdocrep009a0100ea0100e00gif
diunduh 2742011)
Organisme tanah membantu meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman Ketika organisme tanah memakan bahan organik atau
makanan yang lain sebagian hara yang tersedia disimpan didalam tubuh mereka dan hara yang tidak diperlukan dikeluarkan didalam kotoran mereka (sebagai contoh phosphor dan nitrogen) Hara di dalam kotoran orgnisma tanah ini dapat diserap oleh akar tanaman
Sebagian organisme tanah membina hubungan simbiosis dengan akar tanaman dan dapat membantu akar tanaman menyerap lebih banyak unsur hara dibandingkan kalau tidak ada kerjasama dengan organisme tanah Sebagai contoh adalah mycorrhiza yang membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak posfor sedangkan rhizobia membantu tanaman untuk menyerap lebih banyak nitrogen
Organisme tanah memperbaiki struktur tanah
Bahan sekresi dari organisme tanah dapat mengikat partikel-partikel tanah menjadi agregate yang lebih besar Contohnya bakteri mengeluarkan kotoran yang berbentuk dan bersifat seperti perekat (organic gum) Jamur-jamuran memproduksi bahan berupa benang-benang halus yang disebut hifa Zat perekat dari bakteri dan hifa jamur dapat mengikat partikel-partikel tanah secara kuat sehingga agregate tanah yang besar pun tidak mudah pecah walaupun basah Agregate tanah yang besar tersebut dapat menyimpan air tanah dalam pori-pori halus di antara partikel-partikel tanah untuk digunakan oleh tanaman Dalam keadaan air berlebihan air dapat dengan mudah mengalir keluar melalui pori-pori besar diantara agregatendashagregate tanah yang besar
Organisme tanah yang lebih besar dapat memperbaiki struktur tanah dengan cara membuat saluran-saluran (lubang-lubang) di dalam tanah (contohnya lubang cacing) dan membantu mengaduk-aduk dan mencampur baurkan partikel-partikel tanah sehingga aerasi (aliran udara) tanah menjadi lebih baik Pembuatan saluran-saluran dan lubang-lubang ini memperbaiki infiltrasi dan pergerakan air didalam tanah serta drainase
Struktur tanah (Sumber httpwwwnanikal-unibnet201102struktur-tanah hellip diunduh 2652011)
Soil organisms are responsible for soil structure Biologically created structure improves water holding capacity equally preventing leaching of nutrients as the nutrients are bound in the bodies of the organisms Chemical fertiliser to the contrary is highly water soluble and leaches very easily Soils with a healthy micro biological population prevent soil erosion Soil particles are glued together in a porous granule structures micro-aggregate so even heavy rainfall can not displace them
Genesis struktur tanah (Sumber httpghortnlimagesthumbskorrelstructjpg)
Organisme tanah dapat membantu mengendalikan gangguan hama dan penyakit Organisme tanah yang memakan organisme lain yang
lebih kecil dapat menekan serangan hama penyakit dengan cara mengontrol jenis dan jumlah organisme di dalam tanah
Pengelolaan lahan pertanian yang dapat memperkaya organisme tanah Ada beberapa cara yang dapat dilakukan para petani
untuk meningkatkan kegiatan organisme tanah di lahan mereka diantaranya adalah
Menyediakan makanan
Petani dapat menyediakan bahan makanan untuk organisme tanah dengan cara memelihara tanaman penutup tanah dan menambah bahan organik seperti mulsa kompos merang pupuk hijau dan pupuk kandang ke dalam tanah yang mereka kelola
Bahan organic menjadi makanan organism tanah (Sumber http2bpblogspotcom_AJnRBYfjyYoTS0F2qc0SmIAAAAAAA
ACdYqXqR9vs5_sUs1600soil-lifejpg diunduh 2352011)
Menyediakan cukup oksigen (aerasi tanah yang baik)
Seperti mahluk hidup yang lain organisme tanah membutuhkan cukup oksigen untuk hidup Petani dapat menjamin ketersediaan oksigen yang cukup untuk organisme tanah dengan cara mencegah pemadatan tanah Pemadatan tanah dapat mengurangi pori-pori tanah sehingga ketersedian udara menjadi lebih sedikit Pemadatan tanah dapat terjadi apabila tanah diinjak-injak oleh hewan dan manusia atau dilalui mesin-mesin berat secara berlebihan (trampling) terutama pada saat tanah sedang basah
Menyediakan air
Organisme tanah juga membutuhkan air dalam jumlah tertentu Tetapi kalau terlalu banyak air (dalam tanah yang jenuh) mereka bisa mati karena kekurangan oksigen Petani dapat mengatur ketersediaan air didalam tanah dengan cara memperbaiki struktur tanah Aggergate tanah yang lebih besar dapat menyimpan air di dalam pori-pori halus dan dapat mengeluarkan kelebihan air melalui pori-pori besar Drainase yang cukup di lahan yang banjir juga dapat memperbaiki kondisi tanah untuk habitat organisme tanah
Melindungi habitat biota Petani dapat mendukung kehidupan organisme tanah
dengan cara melindungi habitat mereka Pemeliharaan tanaman penutup tanah adalah cara yang terbaik untuk melindungi habitat organisme tanah dari bahaya kekeringan Penggunaan mulsa juga dapat melindungi habitat mereka Penggunaan mulsa organik dapat juga berfungsi sebagai sumber makanan bagi organisme tanah Musa plastik dapat mengurangi resiko penyakit dan hama tertentu karena mulsa tersebut cenderung meningkatkan suhu permukaan tanah dan dapat menghambat pergerakan hama dari tanah ke tanaman Tetapi mulsa plastik tidak dapat meningkatkan bahan organik tanah sehingga pendauran ulang unsur hara tidak terjadi Cara yang lain adalah dengan pengolahan tanah yang tepat guna Pengolahan tanah yang berlebihan dapat merusak pori-pori tanah dimana organisme tanah hidup
Cacing Tanah
Cacing tanah dalam berbagai hal mempunyai arti penting misalnya bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur sebab kotoran cacing tanah yang bercampur dengan tanah telah siap untuk diserap akar tumbuh-tumbuhan Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Lubang-lubang yang dibuat oleh cacing tanah meningkatkan konsentrasi udara dalam tanah Disamping itu pada saat musim hujan lubang tersebut akan melipatgandakan kemampuan tanah menyerap air Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan mempertahankan struktur tanah agar tetap gembur
Cacing ini hidup didalam liang tanah yang lembab subur dan suhunya tidak terlalu dingin Untuk pertumbuhannya yang baik cacing ini memerlukan tanah yang sedikit asam
sampai netral atau pH 6-72 Kulit cacing tanah memerlukan kelembabancukup tinggi agar dapat berfungsi normal dan tidak rusak yaitu berkisar 15 - 30 Suhu yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan antara 15oC-25oC (Anonimous 2010b)
Faktor-faktor yang mempengaruhi ekologis cacing tanah meliputi (a) kemasaman (pH) tanah (b) kelengasan tanah (c) temperatur (d) aerasi dan CO2 (e) bahan organik (f) jenis tanah dan (g) suplai nutrisi (Hanafiah dkk 2007) Sebanyak 85 dari berat tubuh cacing tanah berupa air sehingga sangatlah penting untuk menjaga media pemeliharaan tetap lembab (kelembaban optimum berkisar antara 15 - 30 ) Tubuh cacing mempunyai mekanisme untuk menjaga keseimbangan air dengan mempertahankan kelembaban di permukan tubuh dan mencegah kehilangan air yang berlebihan Cacing yang terdehidrasi akan kehilangan sebagian besar berat tubuhnya dan tetap hidup walaupun kehilangan 70 - 75 kandungan air tubuh Kekeringan yang berkepanjangan memaksa cacing tanah untuk bermigrasi ke lingkungan yang lebih cocok Kelembaban sangat diperlukan untuk menjaga agar kulit cacing tanah berfungsi normal Bila udara terlalu kering akan merusak keadaan kulit Untuk menghindarinya cacing tanah segera masuk kedalam lubang dalam tanah berhenti mencari makan dan akhirnya akan mati Bila kelembaban terlalu tinggi atau terlalu banyak air cacing tanah segera lari untuk mencari tempat yang pertukaran udaranya (aerasinya) baik Hal ini terjadi karena cacing tanah mengambil oksigen dari udara bebas untuk pernafasannya melalui kulit Kelembaban yang baik untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan cacing tanah adalah antara 15 sampai 30 (Anonimous 2010a)
Cacing tanah keluar permukaan hanya pada saat-saat tertentu Pada siang hari cacing tanah tidak pernah keluar kepermukaan tanah kecuali jika saat itu terjadi hujan yang cukup menggenangi liangnya Cacing tanah takut keluar pada siang hari karena tidak kuat terpapar panas matahari terlalu lama Pemanasan yang terlalu lama menyebabkan banyak cairan tubuhnya yang akan menguap Cairan tubuh cacing tanah penting untuk menjaga tekanan osmotik koloidal tubuh dan bahan membuat lendir Lendir yang melapisi permukaan tubuh salah satunya berfungsi memudahkan proses difusi udara melalui permukaan kulit Cacing tanah akan keluar terutama pada pagi hari sesudah hujan Hal ini dilakukan karena sesaat setelah hujan biasanya liang mereka terendam air sehingga aerasi dalam liang tidak bagus sehingga mereka keluar dalam rangka menghindari keadaan kesulitan bernafas dalam liang Cacing tanah juga tidak kuat bila terendam air
terlalu lama sehingga cendrung menghindar dari genangan air yang dalam Dalam keadaan normal mereka akan pergi kepermukaan tanah pada malam hari Pada malam suhu udara tidak panas dan kelembaban udara tinggi sehingga cacing tanah bisa bebas keluar untuk beraktivitas Dalam keadaan terlalu dingin atau sangat kering cacing tanah segera masuk kedalam liang beberapa cacing sering terdapat meligkar bersama-sama dengan diatasnya terdapat lapisan tanah yang bercampur dengan lendir Lendir dalam hal ini berfungsi sebagai isolator yang mempertahankan suhu tubuh cacing tanah agar tidak terlalu jauh terpengaruh oleh suhu lingkungan Posisi melingkar dalam liang memperkecil kontak kulit dengan udara sehingga memperkecil pengaruh dari suhu udara luar (Anonimous 2010c)
Peranan Cacing Pada Perubahan Sifat Fisik TanahAktivitas cacing tanah yang mempengaruhi struktur
tanah meliputi (1) pencernaan tanah perombakan bahan organik pengadukannya dengan tanah dan produksi kotorannya yang diletakkan dipermukaan atau di dalam tanah (2) penggalian tanah dan transportasi tanah bawah ke atas atau sebaliknya (3) selama proses (1) dan (2) juga terjadi pembentukan agregat tanah tahan air perbaikan status aerase tanah dan daya tahan memegang air (Hanafiah dkk 2007)
Cacing penghancur serasah (epigeic) merupakan kelompok cacing yang hidup di lapisan serasah yang letaknya di atas permukaan tanah tubuhnya berwarna gelap tugasnya menghancurkan seresah sehingga ukurannya menjadi lebih kecil Cacing penggali tanah (anecic dan endogeic) merupakan cacing jenis penggali tanah yang hidup aktif dalam tanah walaupun makanannya berupa bahan organik di permukaan tanah dan ada pula dari akar-akar yang mati di dalam tanah Kelompok cacing ini berperanan penting dalam mencampur serasah yang ada di atas tanah dengan tanah lapisan bawah dan meninggalkan liang dalam tanah Kelompok cacing ini membuang kotorannya dalam tanah atau di atas permukaan tanah Kotoran cacing ini lebih kaya akan karbon (C) dan hara lainnya dari pada tanah sekitarnya (Hairiah dkk 1986)
Cacing mampu menggali lubang di sekitar permukaan tanah sampai kedalaman dua meter dan aktivitasnya meningkatkan kadar oksigen tanah sampai 30 persen memperbesar pori-pori tanah memudahkan pergerakan akar tanaman serta meningkatkan kemampuan tanah untuk menyerap dan menyimpan air Zat-zat organik dan fraksi liat yang dihasilkan cacing bisa memperbaiki daya ikat antar partikel tanah sehingga menekan terjadinya proses pengikisanerosi hingga 40 persen (Kartini 2008)
Arthropoda Tanah Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan
jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung (Hanafiah dkk 2007)
Arthropoda adalah filum yang paling besar dalam dunia hewan dan mencakup serangga laba-laba udang lipan dan hewan sejenis lainnya Arthropoda adalah nama lain hewan berbuku-buku Empat dari lima bagian (yang hidup hari ini) dari spesies hewan adalah arthropoda dengan jumlah di atas satu juta spesies modern yang ditemukan dan rekor fosil yang mencapai awal Cambrian Arthropoda biasa ditemukan di laut air tawar darat dan lingkungan udara serta termasuk berbagai bentuk simbiotis dan parasit Hampir dari 90 dari seluruh jenis hewan yang diketahui orang adalah Arthropoda Arthropoda dianggap berkerabat dekat dengan Annelida contohnya adalah Peripetus di Afrika Selatan (Anonimous 2010d)
Keanekaragaman jenis arthropoda tanah secara meruang-mewaktu berhubungan dengan keadaan faktor lingkungan abiotik pada setiap komunitas tumbuhan yaitu ketebalan serasah kandungan bahan organik pH tanah dan suhu udara (Subahar dan Adianto 2008)
Mikroba Tanah
Di tanah terdapat milyaran mikrobia misalnya bakteri fungi alga protozoa dan virus Tanah merupakan lingkungan hidup yang amat kompleks Kotoran dan jasad hewan serta jaringan tumbuhan akan terkubur dalam tanah Semuanya memberi konstribusi dalam menyuburkan tanah Proses penyuburan tanah ini dibantu oleh mikrobia Tanpa mikrobia semua jasad tidak akan hancur Salut untuk mikrobia tanah yang mampu menyeimbangkan kelangsungan hidup di bumi Jumlah dan jenis mikrobia dalam tanah bergantung pada jumlah dan jenis kelembaban tingkat aerasi suhu pH dan pengolahan dapat menambah jumlah mikrobia tanah
Mikrobia tanah berupa bakteri melalui metode hitungan mikroskopik langsung berjumlah milyaran setiap gram tanah sedangkan hitungan agar cawan diperoleh jutaan Bakteri umumnya bersifat heterotrof Contohnya Actinomycetes yang
mencakup jenis-jenis Nocardia Streptomyces dan Micromonospora Organisme ini yang menyebabkan bau khas tanah Actinomycetes berperan menambah kesuburan tanah dengan mengurai senyawa-senyawa kompleks dan mampu membentuk senyawa antibiotik namun jumlahnya sedikit Antibiotik ini terdapat di sekitar sel-sel Actinomycetes saja Sedangkan Cyanobacteria berperan dalam transformasi batu-batuan menjadi tanah dan asam-asam yang terbentuk dalam proses metabolisme dapat melarutkan mineral-mineral bebatuan
Fungi berjumlah antara ratusan sampai ribuan per gram tanah Fungi berperan dalam meningkatkan struktur fisik tanah dan dekomposisi bahan-bahan organik kompleks dari jaringan tumbuhan seperti selulosa lignin dan pektin Contohnya Penicillium Mucor Rhizopus Fusarium Cladosporium Aspergillus dan Trichomonas Populasi alga lebih sedikit dibanding fungi dan bakteri Alga berperan dalam mengakumulasi bahan-bahan organik akibat aktivitas fotosintetik dan bila berasosiasi dengan fungi akan merombak bebatuan menjadi tanah Misalnya Chlorophyta (alga hijau) dan Chrysophyta (diatom) Rhizosfer merupakan tempat pertemuan antara tanah dengan akar tumbuhan Jumlah mikrobia di daerah perakaran lebih banyak dibanding tanah yang tidak terdapat perakaran karena di daerah perakaran terdapat nutrien-nutrien seperti asam amino dan vitamin yang disekresikan oleh jaringan akar
Tanah dapat menyuburkan dirinya sendiri karena keberadaan mikroba tanah Ungkapan ini tidak berlebihan apabila kita mengamati kehidupan mikroba di dalam tanah yang bermanfaat memperbaiki kesuburan tanah Saat ini sudah dikenali sekitar dua juta mikroba tanah Dari sekian mikroba yang ditemukan ada yang memiliki aktivitas pendukung kesuburan tanaman -- sebagai pelarut P pengikat N bebas penghasil faktor tumbuh perombak bahan organik Juga ada mikroba yang menghasilkan biopestisida perombak bahan kimia agro (pestisida) mikroba resisten logam berat (pengakumulasi dan pereduksi) mikroba perombak sianida dan mikroba agen denitrifikasi-nitrifikasi
Tanah adalah habitat yang sangat kaya akan keragaman mikroorganisme seperti bakteri aktinomicetes fungi protozoa alga dan virus Tanah-tanah pertanian yang subur mengandung lebih dari 100 juta mikroba per gram tanah Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroba-mikroba tersebut Sebagian besar mikroba tanah memiliki peranan yang menguntungan bagi pertanian Mikroba tanah antara lain berperan dalam mendegradasi limbah-limbah organik pertanian re-cycling hara tanaman fiksasi biologis
nitrogen dari udara pelarutan fosfat merangsang pertumbuhan tanaman biokontrol patogen tanaman membantu penyerapan unsur hara tanaman dan membentuk simbiosis menguntungan
Tiga unsur hara esensial bagi tanaman yaitu Nitrogen (N) fosfat (P) dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitas mikroba tanah Hara N sebenarnya tersedia melimpah di udara Kurang lebih 74 kandungan udara adalah N Namun N udara tidak dapat langsung diserap oleh tanaman Tidak ada satupun tanaman yang dapat menyerap N dari udara N harus difiksasiditambat oleh mikroba tanah dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dengan tanaman dan ada pula yang hidup bebas di sekitar perakaran tanaman
Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaan unsur hara tanaman adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K) Tanah-tanah yang lama diberi pupuk superfosfat (TSPSP 36) umumnya kandungan P-nya cukup tinggi (jenuh) Namun hara P ini sedikittidak tersedia bagi tanaman karena terikat pada mineral liat tanah yang sukar larut Di sinilah peranan mikroba pelarut P Mikroba ini akan melepaskan ikatan P dari mineral liat tanah dan menyediakannya bagi tanaman Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P antara lain Aspergillus sp Penicillium sp Zerowilia lipolitika Pseudomonas sp Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P umumnya juga berkemampuan tinggi dalam melarutkan K
Beberapa mikroba tanah juga mampu menghasilkan hormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserap oleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat atau lebih besar Kelompok mikroba yang mampu menghasilkan hormon tanaman antara lain Pseudomonas sp dan Azotobacter sp
Mikroba-mikroba tanah yang bermanfaat untuk melarutkan unsur hara membantu penyerapan unsur hara maupun merangsang pertumbuhan tanaman diformulasikan dalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagai biofertilizer untuk pertanian
Hasil-hasil temuan bioteknologi terbaru mikroba antagonis seperti penyakit tular tanah dapat diubah secara alamiah menjadi mikroba yang mempunyai kemampuan menyediakan unsurunsur hara bagi tanaman dan melawan penyakit karena berperan sebagai produser antibiotik alias dokter tanaman untuk penyakit tular tanah Mikroba tersebut diperoleh dengan cara isolasi dari alam yang kemudian
diperbanyak di laboratorium dan kemudian dapat dipakai sebagai bahan pupuk hayati
Misalnya Trichoderma dan Gliocladium kedua mikroba ini berperan pentiong dalam ketersediaan nutrisi tanaman dalam tanah Bio-aktifator yang berisi mikroba Trichoderma dan Gliocladium sangat bermanfaat bagi tanaman khususnya dalam proses
1 Mempercepat pematangan pupuk kandang dan meningkatkan kesuburan tanah
2 Meningkatkan ketegaran bibit tanaman3 Meningkatkan ketahanan tanaman terhadap
serangan penyakit layu (Fusarium sp) dan layu bakteri (pseukdomonas sp) serta penyakit busuk daun (Phytophthora sp) terutama pada tanaman tomat cabai kubis dan kentang
4 Mencegah terjadinya serangan penyakit rebah kecambah (Pythium sp) dan Rhizoctonia dan akar gada (Plasmodiophora sp) pada pesemaian
Fungsi Ekosistem Tanah
Respirasi Tanah
Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan (1) Jumlah CO2 yang dihasilkan dan (2) Jumlah O2 yang digunakan oleh mikroba tanah Pengukuran respirasi ini berkorelasi baik dengan peubah kesuburan tanah yang berkaitar dengan aktifitas mikroba seperti (1) Kandungan bahan organic (2) Transformasi N atau P (3) Hasil antara (4) pH dan (5) Rata-rata jumlah mikroorganisme (Andre 2010)
Respirasi tanah merupakan suatu proses yang terjadi karena adanya kehidupan mikrobia yang melakukan aktifitas hidup dan berkembang biak dalam suatu masa tanah Mikrobia dalam setiap aktifitasnya membutuhkan O2 atau mengeluarkan CO2 yang dijadikan dasar untuk pengukuran respirasi tanah Laju respirasi maksimum terjadi setelah beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia dalam tanah karena banyaknya populasi mikrobia mempengaruhi keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah (Ragil 2009)
Adapun cara penetapan tanah di laboratorium lebih disukai Prosedur di laboratorium meliputi penetapan pemakaian O2 atau jumlah CO2 yang dihasilkan dari sejumlah contoh tanah yang diinkubasi dalam keadaan yang diatur di laboratorium Dua macam inkubasi di laboratorium adalah 1) Inkubasi dalam keadaan yang stabil (steady-stato) 2) Keadaan yang berfluktuasi Untuk keadaan yang stabil kadar air temperatur kecepatan aerasi dan pengaturan ruangan harus dilakukan dengan sebaik mungkin
Peningkatan respirasi terjadi bila ada pembasahan dan pengeringan fluktuasi aerasi tanah selama inkubasi Oleh karena itu peningkatan respirasi dapat disebabkan oleh perubahan lingkungan yang luar biasa Hal ini bisa tidak mencerminkan keadaan aktivitas mikroba dalam keadaan lapang cara steady-stato telah digunakan untuk mempelajari
dekomposisi bahan organik dalam penelitian potensi aktivitas mikroba dalam tanah dan dalam perekembangan penelitian (Iswandi 1989)
Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi dan aktifitas mikroba tanah Metode respirasi tanah masih sering digunakan karena cukup peka konsisten sederhana dan tidak memerlukan alat yang canggih dan mahal Pengukuran respirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia Laju respirasi maksimum biasanya terjadi setelah beberapa hari atau beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
CO2 yang Dilepaskan Akar Tanaman
Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang di dalamnya terdapat akar tanaman dan berbagai macam mikroorganisme Mikroorganisme dalam tanah biasanya terkonsentrasi pada daerah sekitar perakaran karena akar mengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan eksudat Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalam penyerapan unsur hara yang terjadi di rizosfer Interaksi yang terjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-beda sehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikan harus dilakukan pada kondisi yang tepat Aktivitas mikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasi dan biomassa karbon mikroorganisme (C-organik) tanah (Annisa 2008)
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2 Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik
dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi asam amino untuk protein nukleotida untuk asam nukleat dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak sterol karotenoid pigmen flavonoid seperti antosianin dan senyawa aromatik tertentu lainnya seperti lignin
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Bahan sekresi dari organisme tanah dapat mengikat partikel-partikel tanah menjadi agregate yang lebih besar Contohnya bakteri mengeluarkan kotoran yang berbentuk dan bersifat seperti perekat (organic gum) Jamur-jamuran memproduksi bahan berupa benang-benang halus yang disebut hifa Zat perekat dari bakteri dan hifa jamur dapat mengikat partikel-partikel tanah secara kuat sehingga agregate tanah yang besar pun tidak mudah pecah walaupun basah Agregate tanah yang besar tersebut dapat menyimpan air tanah dalam pori-pori halus di antara partikel-partikel tanah untuk digunakan oleh tanaman Dalam keadaan air berlebihan air dapat dengan mudah mengalir keluar melalui pori-pori besar diantara agregatendashagregate tanah yang besar
Organisme tanah yang lebih besar dapat memperbaiki struktur tanah dengan cara membuat saluran-saluran (lubang-lubang) di dalam tanah (contohnya lubang cacing) dan membantu mengaduk-aduk dan mencampur baurkan partikel-partikel tanah sehingga aerasi (aliran udara) tanah menjadi lebih baik Pembuatan saluran-saluran dan lubang-lubang ini memperbaiki infiltrasi dan pergerakan air didalam tanah serta drainase
Struktur tanah (Sumber httpwwwnanikal-unibnet201102struktur-tanah hellip diunduh 2652011)
Soil organisms are responsible for soil structure Biologically created structure improves water holding capacity equally preventing leaching of nutrients as the nutrients are bound in the bodies of the organisms Chemical fertiliser to the contrary is highly water soluble and leaches very easily Soils with a healthy micro biological population prevent soil erosion Soil particles are glued together in a porous granule structures micro-aggregate so even heavy rainfall can not displace them
Genesis struktur tanah (Sumber httpghortnlimagesthumbskorrelstructjpg)
Organisme tanah dapat membantu mengendalikan gangguan hama dan penyakit Organisme tanah yang memakan organisme lain yang
lebih kecil dapat menekan serangan hama penyakit dengan cara mengontrol jenis dan jumlah organisme di dalam tanah
Pengelolaan lahan pertanian yang dapat memperkaya organisme tanah Ada beberapa cara yang dapat dilakukan para petani
untuk meningkatkan kegiatan organisme tanah di lahan mereka diantaranya adalah
Menyediakan makanan
Petani dapat menyediakan bahan makanan untuk organisme tanah dengan cara memelihara tanaman penutup tanah dan menambah bahan organik seperti mulsa kompos merang pupuk hijau dan pupuk kandang ke dalam tanah yang mereka kelola
Bahan organic menjadi makanan organism tanah (Sumber http2bpblogspotcom_AJnRBYfjyYoTS0F2qc0SmIAAAAAAA
ACdYqXqR9vs5_sUs1600soil-lifejpg diunduh 2352011)
Menyediakan cukup oksigen (aerasi tanah yang baik)
Seperti mahluk hidup yang lain organisme tanah membutuhkan cukup oksigen untuk hidup Petani dapat menjamin ketersediaan oksigen yang cukup untuk organisme tanah dengan cara mencegah pemadatan tanah Pemadatan tanah dapat mengurangi pori-pori tanah sehingga ketersedian udara menjadi lebih sedikit Pemadatan tanah dapat terjadi apabila tanah diinjak-injak oleh hewan dan manusia atau dilalui mesin-mesin berat secara berlebihan (trampling) terutama pada saat tanah sedang basah
Menyediakan air
Organisme tanah juga membutuhkan air dalam jumlah tertentu Tetapi kalau terlalu banyak air (dalam tanah yang jenuh) mereka bisa mati karena kekurangan oksigen Petani dapat mengatur ketersediaan air didalam tanah dengan cara memperbaiki struktur tanah Aggergate tanah yang lebih besar dapat menyimpan air di dalam pori-pori halus dan dapat mengeluarkan kelebihan air melalui pori-pori besar Drainase yang cukup di lahan yang banjir juga dapat memperbaiki kondisi tanah untuk habitat organisme tanah
Melindungi habitat biota Petani dapat mendukung kehidupan organisme tanah
dengan cara melindungi habitat mereka Pemeliharaan tanaman penutup tanah adalah cara yang terbaik untuk melindungi habitat organisme tanah dari bahaya kekeringan Penggunaan mulsa juga dapat melindungi habitat mereka Penggunaan mulsa organik dapat juga berfungsi sebagai sumber makanan bagi organisme tanah Musa plastik dapat mengurangi resiko penyakit dan hama tertentu karena mulsa tersebut cenderung meningkatkan suhu permukaan tanah dan dapat menghambat pergerakan hama dari tanah ke tanaman Tetapi mulsa plastik tidak dapat meningkatkan bahan organik tanah sehingga pendauran ulang unsur hara tidak terjadi Cara yang lain adalah dengan pengolahan tanah yang tepat guna Pengolahan tanah yang berlebihan dapat merusak pori-pori tanah dimana organisme tanah hidup
Cacing Tanah
Cacing tanah dalam berbagai hal mempunyai arti penting misalnya bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur sebab kotoran cacing tanah yang bercampur dengan tanah telah siap untuk diserap akar tumbuh-tumbuhan Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Lubang-lubang yang dibuat oleh cacing tanah meningkatkan konsentrasi udara dalam tanah Disamping itu pada saat musim hujan lubang tersebut akan melipatgandakan kemampuan tanah menyerap air Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan mempertahankan struktur tanah agar tetap gembur
Cacing ini hidup didalam liang tanah yang lembab subur dan suhunya tidak terlalu dingin Untuk pertumbuhannya yang baik cacing ini memerlukan tanah yang sedikit asam
sampai netral atau pH 6-72 Kulit cacing tanah memerlukan kelembabancukup tinggi agar dapat berfungsi normal dan tidak rusak yaitu berkisar 15 - 30 Suhu yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan antara 15oC-25oC (Anonimous 2010b)
Faktor-faktor yang mempengaruhi ekologis cacing tanah meliputi (a) kemasaman (pH) tanah (b) kelengasan tanah (c) temperatur (d) aerasi dan CO2 (e) bahan organik (f) jenis tanah dan (g) suplai nutrisi (Hanafiah dkk 2007) Sebanyak 85 dari berat tubuh cacing tanah berupa air sehingga sangatlah penting untuk menjaga media pemeliharaan tetap lembab (kelembaban optimum berkisar antara 15 - 30 ) Tubuh cacing mempunyai mekanisme untuk menjaga keseimbangan air dengan mempertahankan kelembaban di permukan tubuh dan mencegah kehilangan air yang berlebihan Cacing yang terdehidrasi akan kehilangan sebagian besar berat tubuhnya dan tetap hidup walaupun kehilangan 70 - 75 kandungan air tubuh Kekeringan yang berkepanjangan memaksa cacing tanah untuk bermigrasi ke lingkungan yang lebih cocok Kelembaban sangat diperlukan untuk menjaga agar kulit cacing tanah berfungsi normal Bila udara terlalu kering akan merusak keadaan kulit Untuk menghindarinya cacing tanah segera masuk kedalam lubang dalam tanah berhenti mencari makan dan akhirnya akan mati Bila kelembaban terlalu tinggi atau terlalu banyak air cacing tanah segera lari untuk mencari tempat yang pertukaran udaranya (aerasinya) baik Hal ini terjadi karena cacing tanah mengambil oksigen dari udara bebas untuk pernafasannya melalui kulit Kelembaban yang baik untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan cacing tanah adalah antara 15 sampai 30 (Anonimous 2010a)
Cacing tanah keluar permukaan hanya pada saat-saat tertentu Pada siang hari cacing tanah tidak pernah keluar kepermukaan tanah kecuali jika saat itu terjadi hujan yang cukup menggenangi liangnya Cacing tanah takut keluar pada siang hari karena tidak kuat terpapar panas matahari terlalu lama Pemanasan yang terlalu lama menyebabkan banyak cairan tubuhnya yang akan menguap Cairan tubuh cacing tanah penting untuk menjaga tekanan osmotik koloidal tubuh dan bahan membuat lendir Lendir yang melapisi permukaan tubuh salah satunya berfungsi memudahkan proses difusi udara melalui permukaan kulit Cacing tanah akan keluar terutama pada pagi hari sesudah hujan Hal ini dilakukan karena sesaat setelah hujan biasanya liang mereka terendam air sehingga aerasi dalam liang tidak bagus sehingga mereka keluar dalam rangka menghindari keadaan kesulitan bernafas dalam liang Cacing tanah juga tidak kuat bila terendam air
terlalu lama sehingga cendrung menghindar dari genangan air yang dalam Dalam keadaan normal mereka akan pergi kepermukaan tanah pada malam hari Pada malam suhu udara tidak panas dan kelembaban udara tinggi sehingga cacing tanah bisa bebas keluar untuk beraktivitas Dalam keadaan terlalu dingin atau sangat kering cacing tanah segera masuk kedalam liang beberapa cacing sering terdapat meligkar bersama-sama dengan diatasnya terdapat lapisan tanah yang bercampur dengan lendir Lendir dalam hal ini berfungsi sebagai isolator yang mempertahankan suhu tubuh cacing tanah agar tidak terlalu jauh terpengaruh oleh suhu lingkungan Posisi melingkar dalam liang memperkecil kontak kulit dengan udara sehingga memperkecil pengaruh dari suhu udara luar (Anonimous 2010c)
Peranan Cacing Pada Perubahan Sifat Fisik TanahAktivitas cacing tanah yang mempengaruhi struktur
tanah meliputi (1) pencernaan tanah perombakan bahan organik pengadukannya dengan tanah dan produksi kotorannya yang diletakkan dipermukaan atau di dalam tanah (2) penggalian tanah dan transportasi tanah bawah ke atas atau sebaliknya (3) selama proses (1) dan (2) juga terjadi pembentukan agregat tanah tahan air perbaikan status aerase tanah dan daya tahan memegang air (Hanafiah dkk 2007)
Cacing penghancur serasah (epigeic) merupakan kelompok cacing yang hidup di lapisan serasah yang letaknya di atas permukaan tanah tubuhnya berwarna gelap tugasnya menghancurkan seresah sehingga ukurannya menjadi lebih kecil Cacing penggali tanah (anecic dan endogeic) merupakan cacing jenis penggali tanah yang hidup aktif dalam tanah walaupun makanannya berupa bahan organik di permukaan tanah dan ada pula dari akar-akar yang mati di dalam tanah Kelompok cacing ini berperanan penting dalam mencampur serasah yang ada di atas tanah dengan tanah lapisan bawah dan meninggalkan liang dalam tanah Kelompok cacing ini membuang kotorannya dalam tanah atau di atas permukaan tanah Kotoran cacing ini lebih kaya akan karbon (C) dan hara lainnya dari pada tanah sekitarnya (Hairiah dkk 1986)
Cacing mampu menggali lubang di sekitar permukaan tanah sampai kedalaman dua meter dan aktivitasnya meningkatkan kadar oksigen tanah sampai 30 persen memperbesar pori-pori tanah memudahkan pergerakan akar tanaman serta meningkatkan kemampuan tanah untuk menyerap dan menyimpan air Zat-zat organik dan fraksi liat yang dihasilkan cacing bisa memperbaiki daya ikat antar partikel tanah sehingga menekan terjadinya proses pengikisanerosi hingga 40 persen (Kartini 2008)
Arthropoda Tanah Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan
jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung (Hanafiah dkk 2007)
Arthropoda adalah filum yang paling besar dalam dunia hewan dan mencakup serangga laba-laba udang lipan dan hewan sejenis lainnya Arthropoda adalah nama lain hewan berbuku-buku Empat dari lima bagian (yang hidup hari ini) dari spesies hewan adalah arthropoda dengan jumlah di atas satu juta spesies modern yang ditemukan dan rekor fosil yang mencapai awal Cambrian Arthropoda biasa ditemukan di laut air tawar darat dan lingkungan udara serta termasuk berbagai bentuk simbiotis dan parasit Hampir dari 90 dari seluruh jenis hewan yang diketahui orang adalah Arthropoda Arthropoda dianggap berkerabat dekat dengan Annelida contohnya adalah Peripetus di Afrika Selatan (Anonimous 2010d)
Keanekaragaman jenis arthropoda tanah secara meruang-mewaktu berhubungan dengan keadaan faktor lingkungan abiotik pada setiap komunitas tumbuhan yaitu ketebalan serasah kandungan bahan organik pH tanah dan suhu udara (Subahar dan Adianto 2008)
Mikroba Tanah
Di tanah terdapat milyaran mikrobia misalnya bakteri fungi alga protozoa dan virus Tanah merupakan lingkungan hidup yang amat kompleks Kotoran dan jasad hewan serta jaringan tumbuhan akan terkubur dalam tanah Semuanya memberi konstribusi dalam menyuburkan tanah Proses penyuburan tanah ini dibantu oleh mikrobia Tanpa mikrobia semua jasad tidak akan hancur Salut untuk mikrobia tanah yang mampu menyeimbangkan kelangsungan hidup di bumi Jumlah dan jenis mikrobia dalam tanah bergantung pada jumlah dan jenis kelembaban tingkat aerasi suhu pH dan pengolahan dapat menambah jumlah mikrobia tanah
Mikrobia tanah berupa bakteri melalui metode hitungan mikroskopik langsung berjumlah milyaran setiap gram tanah sedangkan hitungan agar cawan diperoleh jutaan Bakteri umumnya bersifat heterotrof Contohnya Actinomycetes yang
mencakup jenis-jenis Nocardia Streptomyces dan Micromonospora Organisme ini yang menyebabkan bau khas tanah Actinomycetes berperan menambah kesuburan tanah dengan mengurai senyawa-senyawa kompleks dan mampu membentuk senyawa antibiotik namun jumlahnya sedikit Antibiotik ini terdapat di sekitar sel-sel Actinomycetes saja Sedangkan Cyanobacteria berperan dalam transformasi batu-batuan menjadi tanah dan asam-asam yang terbentuk dalam proses metabolisme dapat melarutkan mineral-mineral bebatuan
Fungi berjumlah antara ratusan sampai ribuan per gram tanah Fungi berperan dalam meningkatkan struktur fisik tanah dan dekomposisi bahan-bahan organik kompleks dari jaringan tumbuhan seperti selulosa lignin dan pektin Contohnya Penicillium Mucor Rhizopus Fusarium Cladosporium Aspergillus dan Trichomonas Populasi alga lebih sedikit dibanding fungi dan bakteri Alga berperan dalam mengakumulasi bahan-bahan organik akibat aktivitas fotosintetik dan bila berasosiasi dengan fungi akan merombak bebatuan menjadi tanah Misalnya Chlorophyta (alga hijau) dan Chrysophyta (diatom) Rhizosfer merupakan tempat pertemuan antara tanah dengan akar tumbuhan Jumlah mikrobia di daerah perakaran lebih banyak dibanding tanah yang tidak terdapat perakaran karena di daerah perakaran terdapat nutrien-nutrien seperti asam amino dan vitamin yang disekresikan oleh jaringan akar
Tanah dapat menyuburkan dirinya sendiri karena keberadaan mikroba tanah Ungkapan ini tidak berlebihan apabila kita mengamati kehidupan mikroba di dalam tanah yang bermanfaat memperbaiki kesuburan tanah Saat ini sudah dikenali sekitar dua juta mikroba tanah Dari sekian mikroba yang ditemukan ada yang memiliki aktivitas pendukung kesuburan tanaman -- sebagai pelarut P pengikat N bebas penghasil faktor tumbuh perombak bahan organik Juga ada mikroba yang menghasilkan biopestisida perombak bahan kimia agro (pestisida) mikroba resisten logam berat (pengakumulasi dan pereduksi) mikroba perombak sianida dan mikroba agen denitrifikasi-nitrifikasi
Tanah adalah habitat yang sangat kaya akan keragaman mikroorganisme seperti bakteri aktinomicetes fungi protozoa alga dan virus Tanah-tanah pertanian yang subur mengandung lebih dari 100 juta mikroba per gram tanah Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroba-mikroba tersebut Sebagian besar mikroba tanah memiliki peranan yang menguntungan bagi pertanian Mikroba tanah antara lain berperan dalam mendegradasi limbah-limbah organik pertanian re-cycling hara tanaman fiksasi biologis
nitrogen dari udara pelarutan fosfat merangsang pertumbuhan tanaman biokontrol patogen tanaman membantu penyerapan unsur hara tanaman dan membentuk simbiosis menguntungan
Tiga unsur hara esensial bagi tanaman yaitu Nitrogen (N) fosfat (P) dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitas mikroba tanah Hara N sebenarnya tersedia melimpah di udara Kurang lebih 74 kandungan udara adalah N Namun N udara tidak dapat langsung diserap oleh tanaman Tidak ada satupun tanaman yang dapat menyerap N dari udara N harus difiksasiditambat oleh mikroba tanah dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dengan tanaman dan ada pula yang hidup bebas di sekitar perakaran tanaman
Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaan unsur hara tanaman adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K) Tanah-tanah yang lama diberi pupuk superfosfat (TSPSP 36) umumnya kandungan P-nya cukup tinggi (jenuh) Namun hara P ini sedikittidak tersedia bagi tanaman karena terikat pada mineral liat tanah yang sukar larut Di sinilah peranan mikroba pelarut P Mikroba ini akan melepaskan ikatan P dari mineral liat tanah dan menyediakannya bagi tanaman Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P antara lain Aspergillus sp Penicillium sp Zerowilia lipolitika Pseudomonas sp Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P umumnya juga berkemampuan tinggi dalam melarutkan K
Beberapa mikroba tanah juga mampu menghasilkan hormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserap oleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat atau lebih besar Kelompok mikroba yang mampu menghasilkan hormon tanaman antara lain Pseudomonas sp dan Azotobacter sp
Mikroba-mikroba tanah yang bermanfaat untuk melarutkan unsur hara membantu penyerapan unsur hara maupun merangsang pertumbuhan tanaman diformulasikan dalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagai biofertilizer untuk pertanian
Hasil-hasil temuan bioteknologi terbaru mikroba antagonis seperti penyakit tular tanah dapat diubah secara alamiah menjadi mikroba yang mempunyai kemampuan menyediakan unsurunsur hara bagi tanaman dan melawan penyakit karena berperan sebagai produser antibiotik alias dokter tanaman untuk penyakit tular tanah Mikroba tersebut diperoleh dengan cara isolasi dari alam yang kemudian
diperbanyak di laboratorium dan kemudian dapat dipakai sebagai bahan pupuk hayati
Misalnya Trichoderma dan Gliocladium kedua mikroba ini berperan pentiong dalam ketersediaan nutrisi tanaman dalam tanah Bio-aktifator yang berisi mikroba Trichoderma dan Gliocladium sangat bermanfaat bagi tanaman khususnya dalam proses
1 Mempercepat pematangan pupuk kandang dan meningkatkan kesuburan tanah
2 Meningkatkan ketegaran bibit tanaman3 Meningkatkan ketahanan tanaman terhadap
serangan penyakit layu (Fusarium sp) dan layu bakteri (pseukdomonas sp) serta penyakit busuk daun (Phytophthora sp) terutama pada tanaman tomat cabai kubis dan kentang
4 Mencegah terjadinya serangan penyakit rebah kecambah (Pythium sp) dan Rhizoctonia dan akar gada (Plasmodiophora sp) pada pesemaian
Fungsi Ekosistem Tanah
Respirasi Tanah
Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan (1) Jumlah CO2 yang dihasilkan dan (2) Jumlah O2 yang digunakan oleh mikroba tanah Pengukuran respirasi ini berkorelasi baik dengan peubah kesuburan tanah yang berkaitar dengan aktifitas mikroba seperti (1) Kandungan bahan organic (2) Transformasi N atau P (3) Hasil antara (4) pH dan (5) Rata-rata jumlah mikroorganisme (Andre 2010)
Respirasi tanah merupakan suatu proses yang terjadi karena adanya kehidupan mikrobia yang melakukan aktifitas hidup dan berkembang biak dalam suatu masa tanah Mikrobia dalam setiap aktifitasnya membutuhkan O2 atau mengeluarkan CO2 yang dijadikan dasar untuk pengukuran respirasi tanah Laju respirasi maksimum terjadi setelah beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia dalam tanah karena banyaknya populasi mikrobia mempengaruhi keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah (Ragil 2009)
Adapun cara penetapan tanah di laboratorium lebih disukai Prosedur di laboratorium meliputi penetapan pemakaian O2 atau jumlah CO2 yang dihasilkan dari sejumlah contoh tanah yang diinkubasi dalam keadaan yang diatur di laboratorium Dua macam inkubasi di laboratorium adalah 1) Inkubasi dalam keadaan yang stabil (steady-stato) 2) Keadaan yang berfluktuasi Untuk keadaan yang stabil kadar air temperatur kecepatan aerasi dan pengaturan ruangan harus dilakukan dengan sebaik mungkin
Peningkatan respirasi terjadi bila ada pembasahan dan pengeringan fluktuasi aerasi tanah selama inkubasi Oleh karena itu peningkatan respirasi dapat disebabkan oleh perubahan lingkungan yang luar biasa Hal ini bisa tidak mencerminkan keadaan aktivitas mikroba dalam keadaan lapang cara steady-stato telah digunakan untuk mempelajari
dekomposisi bahan organik dalam penelitian potensi aktivitas mikroba dalam tanah dan dalam perekembangan penelitian (Iswandi 1989)
Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi dan aktifitas mikroba tanah Metode respirasi tanah masih sering digunakan karena cukup peka konsisten sederhana dan tidak memerlukan alat yang canggih dan mahal Pengukuran respirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia Laju respirasi maksimum biasanya terjadi setelah beberapa hari atau beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
CO2 yang Dilepaskan Akar Tanaman
Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang di dalamnya terdapat akar tanaman dan berbagai macam mikroorganisme Mikroorganisme dalam tanah biasanya terkonsentrasi pada daerah sekitar perakaran karena akar mengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan eksudat Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalam penyerapan unsur hara yang terjadi di rizosfer Interaksi yang terjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-beda sehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikan harus dilakukan pada kondisi yang tepat Aktivitas mikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasi dan biomassa karbon mikroorganisme (C-organik) tanah (Annisa 2008)
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2 Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik
dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi asam amino untuk protein nukleotida untuk asam nukleat dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak sterol karotenoid pigmen flavonoid seperti antosianin dan senyawa aromatik tertentu lainnya seperti lignin
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Soil organisms are responsible for soil structure Biologically created structure improves water holding capacity equally preventing leaching of nutrients as the nutrients are bound in the bodies of the organisms Chemical fertiliser to the contrary is highly water soluble and leaches very easily Soils with a healthy micro biological population prevent soil erosion Soil particles are glued together in a porous granule structures micro-aggregate so even heavy rainfall can not displace them
Genesis struktur tanah (Sumber httpghortnlimagesthumbskorrelstructjpg)
Organisme tanah dapat membantu mengendalikan gangguan hama dan penyakit Organisme tanah yang memakan organisme lain yang
lebih kecil dapat menekan serangan hama penyakit dengan cara mengontrol jenis dan jumlah organisme di dalam tanah
Pengelolaan lahan pertanian yang dapat memperkaya organisme tanah Ada beberapa cara yang dapat dilakukan para petani
untuk meningkatkan kegiatan organisme tanah di lahan mereka diantaranya adalah
Menyediakan makanan
Petani dapat menyediakan bahan makanan untuk organisme tanah dengan cara memelihara tanaman penutup tanah dan menambah bahan organik seperti mulsa kompos merang pupuk hijau dan pupuk kandang ke dalam tanah yang mereka kelola
Bahan organic menjadi makanan organism tanah (Sumber http2bpblogspotcom_AJnRBYfjyYoTS0F2qc0SmIAAAAAAA
ACdYqXqR9vs5_sUs1600soil-lifejpg diunduh 2352011)
Menyediakan cukup oksigen (aerasi tanah yang baik)
Seperti mahluk hidup yang lain organisme tanah membutuhkan cukup oksigen untuk hidup Petani dapat menjamin ketersediaan oksigen yang cukup untuk organisme tanah dengan cara mencegah pemadatan tanah Pemadatan tanah dapat mengurangi pori-pori tanah sehingga ketersedian udara menjadi lebih sedikit Pemadatan tanah dapat terjadi apabila tanah diinjak-injak oleh hewan dan manusia atau dilalui mesin-mesin berat secara berlebihan (trampling) terutama pada saat tanah sedang basah
Menyediakan air
Organisme tanah juga membutuhkan air dalam jumlah tertentu Tetapi kalau terlalu banyak air (dalam tanah yang jenuh) mereka bisa mati karena kekurangan oksigen Petani dapat mengatur ketersediaan air didalam tanah dengan cara memperbaiki struktur tanah Aggergate tanah yang lebih besar dapat menyimpan air di dalam pori-pori halus dan dapat mengeluarkan kelebihan air melalui pori-pori besar Drainase yang cukup di lahan yang banjir juga dapat memperbaiki kondisi tanah untuk habitat organisme tanah
Melindungi habitat biota Petani dapat mendukung kehidupan organisme tanah
dengan cara melindungi habitat mereka Pemeliharaan tanaman penutup tanah adalah cara yang terbaik untuk melindungi habitat organisme tanah dari bahaya kekeringan Penggunaan mulsa juga dapat melindungi habitat mereka Penggunaan mulsa organik dapat juga berfungsi sebagai sumber makanan bagi organisme tanah Musa plastik dapat mengurangi resiko penyakit dan hama tertentu karena mulsa tersebut cenderung meningkatkan suhu permukaan tanah dan dapat menghambat pergerakan hama dari tanah ke tanaman Tetapi mulsa plastik tidak dapat meningkatkan bahan organik tanah sehingga pendauran ulang unsur hara tidak terjadi Cara yang lain adalah dengan pengolahan tanah yang tepat guna Pengolahan tanah yang berlebihan dapat merusak pori-pori tanah dimana organisme tanah hidup
Cacing Tanah
Cacing tanah dalam berbagai hal mempunyai arti penting misalnya bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur sebab kotoran cacing tanah yang bercampur dengan tanah telah siap untuk diserap akar tumbuh-tumbuhan Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Lubang-lubang yang dibuat oleh cacing tanah meningkatkan konsentrasi udara dalam tanah Disamping itu pada saat musim hujan lubang tersebut akan melipatgandakan kemampuan tanah menyerap air Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan mempertahankan struktur tanah agar tetap gembur
Cacing ini hidup didalam liang tanah yang lembab subur dan suhunya tidak terlalu dingin Untuk pertumbuhannya yang baik cacing ini memerlukan tanah yang sedikit asam
sampai netral atau pH 6-72 Kulit cacing tanah memerlukan kelembabancukup tinggi agar dapat berfungsi normal dan tidak rusak yaitu berkisar 15 - 30 Suhu yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan antara 15oC-25oC (Anonimous 2010b)
Faktor-faktor yang mempengaruhi ekologis cacing tanah meliputi (a) kemasaman (pH) tanah (b) kelengasan tanah (c) temperatur (d) aerasi dan CO2 (e) bahan organik (f) jenis tanah dan (g) suplai nutrisi (Hanafiah dkk 2007) Sebanyak 85 dari berat tubuh cacing tanah berupa air sehingga sangatlah penting untuk menjaga media pemeliharaan tetap lembab (kelembaban optimum berkisar antara 15 - 30 ) Tubuh cacing mempunyai mekanisme untuk menjaga keseimbangan air dengan mempertahankan kelembaban di permukan tubuh dan mencegah kehilangan air yang berlebihan Cacing yang terdehidrasi akan kehilangan sebagian besar berat tubuhnya dan tetap hidup walaupun kehilangan 70 - 75 kandungan air tubuh Kekeringan yang berkepanjangan memaksa cacing tanah untuk bermigrasi ke lingkungan yang lebih cocok Kelembaban sangat diperlukan untuk menjaga agar kulit cacing tanah berfungsi normal Bila udara terlalu kering akan merusak keadaan kulit Untuk menghindarinya cacing tanah segera masuk kedalam lubang dalam tanah berhenti mencari makan dan akhirnya akan mati Bila kelembaban terlalu tinggi atau terlalu banyak air cacing tanah segera lari untuk mencari tempat yang pertukaran udaranya (aerasinya) baik Hal ini terjadi karena cacing tanah mengambil oksigen dari udara bebas untuk pernafasannya melalui kulit Kelembaban yang baik untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan cacing tanah adalah antara 15 sampai 30 (Anonimous 2010a)
Cacing tanah keluar permukaan hanya pada saat-saat tertentu Pada siang hari cacing tanah tidak pernah keluar kepermukaan tanah kecuali jika saat itu terjadi hujan yang cukup menggenangi liangnya Cacing tanah takut keluar pada siang hari karena tidak kuat terpapar panas matahari terlalu lama Pemanasan yang terlalu lama menyebabkan banyak cairan tubuhnya yang akan menguap Cairan tubuh cacing tanah penting untuk menjaga tekanan osmotik koloidal tubuh dan bahan membuat lendir Lendir yang melapisi permukaan tubuh salah satunya berfungsi memudahkan proses difusi udara melalui permukaan kulit Cacing tanah akan keluar terutama pada pagi hari sesudah hujan Hal ini dilakukan karena sesaat setelah hujan biasanya liang mereka terendam air sehingga aerasi dalam liang tidak bagus sehingga mereka keluar dalam rangka menghindari keadaan kesulitan bernafas dalam liang Cacing tanah juga tidak kuat bila terendam air
terlalu lama sehingga cendrung menghindar dari genangan air yang dalam Dalam keadaan normal mereka akan pergi kepermukaan tanah pada malam hari Pada malam suhu udara tidak panas dan kelembaban udara tinggi sehingga cacing tanah bisa bebas keluar untuk beraktivitas Dalam keadaan terlalu dingin atau sangat kering cacing tanah segera masuk kedalam liang beberapa cacing sering terdapat meligkar bersama-sama dengan diatasnya terdapat lapisan tanah yang bercampur dengan lendir Lendir dalam hal ini berfungsi sebagai isolator yang mempertahankan suhu tubuh cacing tanah agar tidak terlalu jauh terpengaruh oleh suhu lingkungan Posisi melingkar dalam liang memperkecil kontak kulit dengan udara sehingga memperkecil pengaruh dari suhu udara luar (Anonimous 2010c)
Peranan Cacing Pada Perubahan Sifat Fisik TanahAktivitas cacing tanah yang mempengaruhi struktur
tanah meliputi (1) pencernaan tanah perombakan bahan organik pengadukannya dengan tanah dan produksi kotorannya yang diletakkan dipermukaan atau di dalam tanah (2) penggalian tanah dan transportasi tanah bawah ke atas atau sebaliknya (3) selama proses (1) dan (2) juga terjadi pembentukan agregat tanah tahan air perbaikan status aerase tanah dan daya tahan memegang air (Hanafiah dkk 2007)
Cacing penghancur serasah (epigeic) merupakan kelompok cacing yang hidup di lapisan serasah yang letaknya di atas permukaan tanah tubuhnya berwarna gelap tugasnya menghancurkan seresah sehingga ukurannya menjadi lebih kecil Cacing penggali tanah (anecic dan endogeic) merupakan cacing jenis penggali tanah yang hidup aktif dalam tanah walaupun makanannya berupa bahan organik di permukaan tanah dan ada pula dari akar-akar yang mati di dalam tanah Kelompok cacing ini berperanan penting dalam mencampur serasah yang ada di atas tanah dengan tanah lapisan bawah dan meninggalkan liang dalam tanah Kelompok cacing ini membuang kotorannya dalam tanah atau di atas permukaan tanah Kotoran cacing ini lebih kaya akan karbon (C) dan hara lainnya dari pada tanah sekitarnya (Hairiah dkk 1986)
Cacing mampu menggali lubang di sekitar permukaan tanah sampai kedalaman dua meter dan aktivitasnya meningkatkan kadar oksigen tanah sampai 30 persen memperbesar pori-pori tanah memudahkan pergerakan akar tanaman serta meningkatkan kemampuan tanah untuk menyerap dan menyimpan air Zat-zat organik dan fraksi liat yang dihasilkan cacing bisa memperbaiki daya ikat antar partikel tanah sehingga menekan terjadinya proses pengikisanerosi hingga 40 persen (Kartini 2008)
Arthropoda Tanah Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan
jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung (Hanafiah dkk 2007)
Arthropoda adalah filum yang paling besar dalam dunia hewan dan mencakup serangga laba-laba udang lipan dan hewan sejenis lainnya Arthropoda adalah nama lain hewan berbuku-buku Empat dari lima bagian (yang hidup hari ini) dari spesies hewan adalah arthropoda dengan jumlah di atas satu juta spesies modern yang ditemukan dan rekor fosil yang mencapai awal Cambrian Arthropoda biasa ditemukan di laut air tawar darat dan lingkungan udara serta termasuk berbagai bentuk simbiotis dan parasit Hampir dari 90 dari seluruh jenis hewan yang diketahui orang adalah Arthropoda Arthropoda dianggap berkerabat dekat dengan Annelida contohnya adalah Peripetus di Afrika Selatan (Anonimous 2010d)
Keanekaragaman jenis arthropoda tanah secara meruang-mewaktu berhubungan dengan keadaan faktor lingkungan abiotik pada setiap komunitas tumbuhan yaitu ketebalan serasah kandungan bahan organik pH tanah dan suhu udara (Subahar dan Adianto 2008)
Mikroba Tanah
Di tanah terdapat milyaran mikrobia misalnya bakteri fungi alga protozoa dan virus Tanah merupakan lingkungan hidup yang amat kompleks Kotoran dan jasad hewan serta jaringan tumbuhan akan terkubur dalam tanah Semuanya memberi konstribusi dalam menyuburkan tanah Proses penyuburan tanah ini dibantu oleh mikrobia Tanpa mikrobia semua jasad tidak akan hancur Salut untuk mikrobia tanah yang mampu menyeimbangkan kelangsungan hidup di bumi Jumlah dan jenis mikrobia dalam tanah bergantung pada jumlah dan jenis kelembaban tingkat aerasi suhu pH dan pengolahan dapat menambah jumlah mikrobia tanah
Mikrobia tanah berupa bakteri melalui metode hitungan mikroskopik langsung berjumlah milyaran setiap gram tanah sedangkan hitungan agar cawan diperoleh jutaan Bakteri umumnya bersifat heterotrof Contohnya Actinomycetes yang
mencakup jenis-jenis Nocardia Streptomyces dan Micromonospora Organisme ini yang menyebabkan bau khas tanah Actinomycetes berperan menambah kesuburan tanah dengan mengurai senyawa-senyawa kompleks dan mampu membentuk senyawa antibiotik namun jumlahnya sedikit Antibiotik ini terdapat di sekitar sel-sel Actinomycetes saja Sedangkan Cyanobacteria berperan dalam transformasi batu-batuan menjadi tanah dan asam-asam yang terbentuk dalam proses metabolisme dapat melarutkan mineral-mineral bebatuan
Fungi berjumlah antara ratusan sampai ribuan per gram tanah Fungi berperan dalam meningkatkan struktur fisik tanah dan dekomposisi bahan-bahan organik kompleks dari jaringan tumbuhan seperti selulosa lignin dan pektin Contohnya Penicillium Mucor Rhizopus Fusarium Cladosporium Aspergillus dan Trichomonas Populasi alga lebih sedikit dibanding fungi dan bakteri Alga berperan dalam mengakumulasi bahan-bahan organik akibat aktivitas fotosintetik dan bila berasosiasi dengan fungi akan merombak bebatuan menjadi tanah Misalnya Chlorophyta (alga hijau) dan Chrysophyta (diatom) Rhizosfer merupakan tempat pertemuan antara tanah dengan akar tumbuhan Jumlah mikrobia di daerah perakaran lebih banyak dibanding tanah yang tidak terdapat perakaran karena di daerah perakaran terdapat nutrien-nutrien seperti asam amino dan vitamin yang disekresikan oleh jaringan akar
Tanah dapat menyuburkan dirinya sendiri karena keberadaan mikroba tanah Ungkapan ini tidak berlebihan apabila kita mengamati kehidupan mikroba di dalam tanah yang bermanfaat memperbaiki kesuburan tanah Saat ini sudah dikenali sekitar dua juta mikroba tanah Dari sekian mikroba yang ditemukan ada yang memiliki aktivitas pendukung kesuburan tanaman -- sebagai pelarut P pengikat N bebas penghasil faktor tumbuh perombak bahan organik Juga ada mikroba yang menghasilkan biopestisida perombak bahan kimia agro (pestisida) mikroba resisten logam berat (pengakumulasi dan pereduksi) mikroba perombak sianida dan mikroba agen denitrifikasi-nitrifikasi
Tanah adalah habitat yang sangat kaya akan keragaman mikroorganisme seperti bakteri aktinomicetes fungi protozoa alga dan virus Tanah-tanah pertanian yang subur mengandung lebih dari 100 juta mikroba per gram tanah Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroba-mikroba tersebut Sebagian besar mikroba tanah memiliki peranan yang menguntungan bagi pertanian Mikroba tanah antara lain berperan dalam mendegradasi limbah-limbah organik pertanian re-cycling hara tanaman fiksasi biologis
nitrogen dari udara pelarutan fosfat merangsang pertumbuhan tanaman biokontrol patogen tanaman membantu penyerapan unsur hara tanaman dan membentuk simbiosis menguntungan
Tiga unsur hara esensial bagi tanaman yaitu Nitrogen (N) fosfat (P) dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitas mikroba tanah Hara N sebenarnya tersedia melimpah di udara Kurang lebih 74 kandungan udara adalah N Namun N udara tidak dapat langsung diserap oleh tanaman Tidak ada satupun tanaman yang dapat menyerap N dari udara N harus difiksasiditambat oleh mikroba tanah dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dengan tanaman dan ada pula yang hidup bebas di sekitar perakaran tanaman
Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaan unsur hara tanaman adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K) Tanah-tanah yang lama diberi pupuk superfosfat (TSPSP 36) umumnya kandungan P-nya cukup tinggi (jenuh) Namun hara P ini sedikittidak tersedia bagi tanaman karena terikat pada mineral liat tanah yang sukar larut Di sinilah peranan mikroba pelarut P Mikroba ini akan melepaskan ikatan P dari mineral liat tanah dan menyediakannya bagi tanaman Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P antara lain Aspergillus sp Penicillium sp Zerowilia lipolitika Pseudomonas sp Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P umumnya juga berkemampuan tinggi dalam melarutkan K
Beberapa mikroba tanah juga mampu menghasilkan hormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserap oleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat atau lebih besar Kelompok mikroba yang mampu menghasilkan hormon tanaman antara lain Pseudomonas sp dan Azotobacter sp
Mikroba-mikroba tanah yang bermanfaat untuk melarutkan unsur hara membantu penyerapan unsur hara maupun merangsang pertumbuhan tanaman diformulasikan dalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagai biofertilizer untuk pertanian
Hasil-hasil temuan bioteknologi terbaru mikroba antagonis seperti penyakit tular tanah dapat diubah secara alamiah menjadi mikroba yang mempunyai kemampuan menyediakan unsurunsur hara bagi tanaman dan melawan penyakit karena berperan sebagai produser antibiotik alias dokter tanaman untuk penyakit tular tanah Mikroba tersebut diperoleh dengan cara isolasi dari alam yang kemudian
diperbanyak di laboratorium dan kemudian dapat dipakai sebagai bahan pupuk hayati
Misalnya Trichoderma dan Gliocladium kedua mikroba ini berperan pentiong dalam ketersediaan nutrisi tanaman dalam tanah Bio-aktifator yang berisi mikroba Trichoderma dan Gliocladium sangat bermanfaat bagi tanaman khususnya dalam proses
1 Mempercepat pematangan pupuk kandang dan meningkatkan kesuburan tanah
2 Meningkatkan ketegaran bibit tanaman3 Meningkatkan ketahanan tanaman terhadap
serangan penyakit layu (Fusarium sp) dan layu bakteri (pseukdomonas sp) serta penyakit busuk daun (Phytophthora sp) terutama pada tanaman tomat cabai kubis dan kentang
4 Mencegah terjadinya serangan penyakit rebah kecambah (Pythium sp) dan Rhizoctonia dan akar gada (Plasmodiophora sp) pada pesemaian
Fungsi Ekosistem Tanah
Respirasi Tanah
Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan (1) Jumlah CO2 yang dihasilkan dan (2) Jumlah O2 yang digunakan oleh mikroba tanah Pengukuran respirasi ini berkorelasi baik dengan peubah kesuburan tanah yang berkaitar dengan aktifitas mikroba seperti (1) Kandungan bahan organic (2) Transformasi N atau P (3) Hasil antara (4) pH dan (5) Rata-rata jumlah mikroorganisme (Andre 2010)
Respirasi tanah merupakan suatu proses yang terjadi karena adanya kehidupan mikrobia yang melakukan aktifitas hidup dan berkembang biak dalam suatu masa tanah Mikrobia dalam setiap aktifitasnya membutuhkan O2 atau mengeluarkan CO2 yang dijadikan dasar untuk pengukuran respirasi tanah Laju respirasi maksimum terjadi setelah beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia dalam tanah karena banyaknya populasi mikrobia mempengaruhi keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah (Ragil 2009)
Adapun cara penetapan tanah di laboratorium lebih disukai Prosedur di laboratorium meliputi penetapan pemakaian O2 atau jumlah CO2 yang dihasilkan dari sejumlah contoh tanah yang diinkubasi dalam keadaan yang diatur di laboratorium Dua macam inkubasi di laboratorium adalah 1) Inkubasi dalam keadaan yang stabil (steady-stato) 2) Keadaan yang berfluktuasi Untuk keadaan yang stabil kadar air temperatur kecepatan aerasi dan pengaturan ruangan harus dilakukan dengan sebaik mungkin
Peningkatan respirasi terjadi bila ada pembasahan dan pengeringan fluktuasi aerasi tanah selama inkubasi Oleh karena itu peningkatan respirasi dapat disebabkan oleh perubahan lingkungan yang luar biasa Hal ini bisa tidak mencerminkan keadaan aktivitas mikroba dalam keadaan lapang cara steady-stato telah digunakan untuk mempelajari
dekomposisi bahan organik dalam penelitian potensi aktivitas mikroba dalam tanah dan dalam perekembangan penelitian (Iswandi 1989)
Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi dan aktifitas mikroba tanah Metode respirasi tanah masih sering digunakan karena cukup peka konsisten sederhana dan tidak memerlukan alat yang canggih dan mahal Pengukuran respirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia Laju respirasi maksimum biasanya terjadi setelah beberapa hari atau beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
CO2 yang Dilepaskan Akar Tanaman
Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang di dalamnya terdapat akar tanaman dan berbagai macam mikroorganisme Mikroorganisme dalam tanah biasanya terkonsentrasi pada daerah sekitar perakaran karena akar mengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan eksudat Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalam penyerapan unsur hara yang terjadi di rizosfer Interaksi yang terjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-beda sehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikan harus dilakukan pada kondisi yang tepat Aktivitas mikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasi dan biomassa karbon mikroorganisme (C-organik) tanah (Annisa 2008)
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2 Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik
dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi asam amino untuk protein nukleotida untuk asam nukleat dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak sterol karotenoid pigmen flavonoid seperti antosianin dan senyawa aromatik tertentu lainnya seperti lignin
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Petani dapat menyediakan bahan makanan untuk organisme tanah dengan cara memelihara tanaman penutup tanah dan menambah bahan organik seperti mulsa kompos merang pupuk hijau dan pupuk kandang ke dalam tanah yang mereka kelola
Bahan organic menjadi makanan organism tanah (Sumber http2bpblogspotcom_AJnRBYfjyYoTS0F2qc0SmIAAAAAAA
ACdYqXqR9vs5_sUs1600soil-lifejpg diunduh 2352011)
Menyediakan cukup oksigen (aerasi tanah yang baik)
Seperti mahluk hidup yang lain organisme tanah membutuhkan cukup oksigen untuk hidup Petani dapat menjamin ketersediaan oksigen yang cukup untuk organisme tanah dengan cara mencegah pemadatan tanah Pemadatan tanah dapat mengurangi pori-pori tanah sehingga ketersedian udara menjadi lebih sedikit Pemadatan tanah dapat terjadi apabila tanah diinjak-injak oleh hewan dan manusia atau dilalui mesin-mesin berat secara berlebihan (trampling) terutama pada saat tanah sedang basah
Menyediakan air
Organisme tanah juga membutuhkan air dalam jumlah tertentu Tetapi kalau terlalu banyak air (dalam tanah yang jenuh) mereka bisa mati karena kekurangan oksigen Petani dapat mengatur ketersediaan air didalam tanah dengan cara memperbaiki struktur tanah Aggergate tanah yang lebih besar dapat menyimpan air di dalam pori-pori halus dan dapat mengeluarkan kelebihan air melalui pori-pori besar Drainase yang cukup di lahan yang banjir juga dapat memperbaiki kondisi tanah untuk habitat organisme tanah
Melindungi habitat biota Petani dapat mendukung kehidupan organisme tanah
dengan cara melindungi habitat mereka Pemeliharaan tanaman penutup tanah adalah cara yang terbaik untuk melindungi habitat organisme tanah dari bahaya kekeringan Penggunaan mulsa juga dapat melindungi habitat mereka Penggunaan mulsa organik dapat juga berfungsi sebagai sumber makanan bagi organisme tanah Musa plastik dapat mengurangi resiko penyakit dan hama tertentu karena mulsa tersebut cenderung meningkatkan suhu permukaan tanah dan dapat menghambat pergerakan hama dari tanah ke tanaman Tetapi mulsa plastik tidak dapat meningkatkan bahan organik tanah sehingga pendauran ulang unsur hara tidak terjadi Cara yang lain adalah dengan pengolahan tanah yang tepat guna Pengolahan tanah yang berlebihan dapat merusak pori-pori tanah dimana organisme tanah hidup
Cacing Tanah
Cacing tanah dalam berbagai hal mempunyai arti penting misalnya bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur sebab kotoran cacing tanah yang bercampur dengan tanah telah siap untuk diserap akar tumbuh-tumbuhan Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Lubang-lubang yang dibuat oleh cacing tanah meningkatkan konsentrasi udara dalam tanah Disamping itu pada saat musim hujan lubang tersebut akan melipatgandakan kemampuan tanah menyerap air Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan mempertahankan struktur tanah agar tetap gembur
Cacing ini hidup didalam liang tanah yang lembab subur dan suhunya tidak terlalu dingin Untuk pertumbuhannya yang baik cacing ini memerlukan tanah yang sedikit asam
sampai netral atau pH 6-72 Kulit cacing tanah memerlukan kelembabancukup tinggi agar dapat berfungsi normal dan tidak rusak yaitu berkisar 15 - 30 Suhu yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan antara 15oC-25oC (Anonimous 2010b)
Faktor-faktor yang mempengaruhi ekologis cacing tanah meliputi (a) kemasaman (pH) tanah (b) kelengasan tanah (c) temperatur (d) aerasi dan CO2 (e) bahan organik (f) jenis tanah dan (g) suplai nutrisi (Hanafiah dkk 2007) Sebanyak 85 dari berat tubuh cacing tanah berupa air sehingga sangatlah penting untuk menjaga media pemeliharaan tetap lembab (kelembaban optimum berkisar antara 15 - 30 ) Tubuh cacing mempunyai mekanisme untuk menjaga keseimbangan air dengan mempertahankan kelembaban di permukan tubuh dan mencegah kehilangan air yang berlebihan Cacing yang terdehidrasi akan kehilangan sebagian besar berat tubuhnya dan tetap hidup walaupun kehilangan 70 - 75 kandungan air tubuh Kekeringan yang berkepanjangan memaksa cacing tanah untuk bermigrasi ke lingkungan yang lebih cocok Kelembaban sangat diperlukan untuk menjaga agar kulit cacing tanah berfungsi normal Bila udara terlalu kering akan merusak keadaan kulit Untuk menghindarinya cacing tanah segera masuk kedalam lubang dalam tanah berhenti mencari makan dan akhirnya akan mati Bila kelembaban terlalu tinggi atau terlalu banyak air cacing tanah segera lari untuk mencari tempat yang pertukaran udaranya (aerasinya) baik Hal ini terjadi karena cacing tanah mengambil oksigen dari udara bebas untuk pernafasannya melalui kulit Kelembaban yang baik untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan cacing tanah adalah antara 15 sampai 30 (Anonimous 2010a)
Cacing tanah keluar permukaan hanya pada saat-saat tertentu Pada siang hari cacing tanah tidak pernah keluar kepermukaan tanah kecuali jika saat itu terjadi hujan yang cukup menggenangi liangnya Cacing tanah takut keluar pada siang hari karena tidak kuat terpapar panas matahari terlalu lama Pemanasan yang terlalu lama menyebabkan banyak cairan tubuhnya yang akan menguap Cairan tubuh cacing tanah penting untuk menjaga tekanan osmotik koloidal tubuh dan bahan membuat lendir Lendir yang melapisi permukaan tubuh salah satunya berfungsi memudahkan proses difusi udara melalui permukaan kulit Cacing tanah akan keluar terutama pada pagi hari sesudah hujan Hal ini dilakukan karena sesaat setelah hujan biasanya liang mereka terendam air sehingga aerasi dalam liang tidak bagus sehingga mereka keluar dalam rangka menghindari keadaan kesulitan bernafas dalam liang Cacing tanah juga tidak kuat bila terendam air
terlalu lama sehingga cendrung menghindar dari genangan air yang dalam Dalam keadaan normal mereka akan pergi kepermukaan tanah pada malam hari Pada malam suhu udara tidak panas dan kelembaban udara tinggi sehingga cacing tanah bisa bebas keluar untuk beraktivitas Dalam keadaan terlalu dingin atau sangat kering cacing tanah segera masuk kedalam liang beberapa cacing sering terdapat meligkar bersama-sama dengan diatasnya terdapat lapisan tanah yang bercampur dengan lendir Lendir dalam hal ini berfungsi sebagai isolator yang mempertahankan suhu tubuh cacing tanah agar tidak terlalu jauh terpengaruh oleh suhu lingkungan Posisi melingkar dalam liang memperkecil kontak kulit dengan udara sehingga memperkecil pengaruh dari suhu udara luar (Anonimous 2010c)
Peranan Cacing Pada Perubahan Sifat Fisik TanahAktivitas cacing tanah yang mempengaruhi struktur
tanah meliputi (1) pencernaan tanah perombakan bahan organik pengadukannya dengan tanah dan produksi kotorannya yang diletakkan dipermukaan atau di dalam tanah (2) penggalian tanah dan transportasi tanah bawah ke atas atau sebaliknya (3) selama proses (1) dan (2) juga terjadi pembentukan agregat tanah tahan air perbaikan status aerase tanah dan daya tahan memegang air (Hanafiah dkk 2007)
Cacing penghancur serasah (epigeic) merupakan kelompok cacing yang hidup di lapisan serasah yang letaknya di atas permukaan tanah tubuhnya berwarna gelap tugasnya menghancurkan seresah sehingga ukurannya menjadi lebih kecil Cacing penggali tanah (anecic dan endogeic) merupakan cacing jenis penggali tanah yang hidup aktif dalam tanah walaupun makanannya berupa bahan organik di permukaan tanah dan ada pula dari akar-akar yang mati di dalam tanah Kelompok cacing ini berperanan penting dalam mencampur serasah yang ada di atas tanah dengan tanah lapisan bawah dan meninggalkan liang dalam tanah Kelompok cacing ini membuang kotorannya dalam tanah atau di atas permukaan tanah Kotoran cacing ini lebih kaya akan karbon (C) dan hara lainnya dari pada tanah sekitarnya (Hairiah dkk 1986)
Cacing mampu menggali lubang di sekitar permukaan tanah sampai kedalaman dua meter dan aktivitasnya meningkatkan kadar oksigen tanah sampai 30 persen memperbesar pori-pori tanah memudahkan pergerakan akar tanaman serta meningkatkan kemampuan tanah untuk menyerap dan menyimpan air Zat-zat organik dan fraksi liat yang dihasilkan cacing bisa memperbaiki daya ikat antar partikel tanah sehingga menekan terjadinya proses pengikisanerosi hingga 40 persen (Kartini 2008)
Arthropoda Tanah Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan
jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung (Hanafiah dkk 2007)
Arthropoda adalah filum yang paling besar dalam dunia hewan dan mencakup serangga laba-laba udang lipan dan hewan sejenis lainnya Arthropoda adalah nama lain hewan berbuku-buku Empat dari lima bagian (yang hidup hari ini) dari spesies hewan adalah arthropoda dengan jumlah di atas satu juta spesies modern yang ditemukan dan rekor fosil yang mencapai awal Cambrian Arthropoda biasa ditemukan di laut air tawar darat dan lingkungan udara serta termasuk berbagai bentuk simbiotis dan parasit Hampir dari 90 dari seluruh jenis hewan yang diketahui orang adalah Arthropoda Arthropoda dianggap berkerabat dekat dengan Annelida contohnya adalah Peripetus di Afrika Selatan (Anonimous 2010d)
Keanekaragaman jenis arthropoda tanah secara meruang-mewaktu berhubungan dengan keadaan faktor lingkungan abiotik pada setiap komunitas tumbuhan yaitu ketebalan serasah kandungan bahan organik pH tanah dan suhu udara (Subahar dan Adianto 2008)
Mikroba Tanah
Di tanah terdapat milyaran mikrobia misalnya bakteri fungi alga protozoa dan virus Tanah merupakan lingkungan hidup yang amat kompleks Kotoran dan jasad hewan serta jaringan tumbuhan akan terkubur dalam tanah Semuanya memberi konstribusi dalam menyuburkan tanah Proses penyuburan tanah ini dibantu oleh mikrobia Tanpa mikrobia semua jasad tidak akan hancur Salut untuk mikrobia tanah yang mampu menyeimbangkan kelangsungan hidup di bumi Jumlah dan jenis mikrobia dalam tanah bergantung pada jumlah dan jenis kelembaban tingkat aerasi suhu pH dan pengolahan dapat menambah jumlah mikrobia tanah
Mikrobia tanah berupa bakteri melalui metode hitungan mikroskopik langsung berjumlah milyaran setiap gram tanah sedangkan hitungan agar cawan diperoleh jutaan Bakteri umumnya bersifat heterotrof Contohnya Actinomycetes yang
mencakup jenis-jenis Nocardia Streptomyces dan Micromonospora Organisme ini yang menyebabkan bau khas tanah Actinomycetes berperan menambah kesuburan tanah dengan mengurai senyawa-senyawa kompleks dan mampu membentuk senyawa antibiotik namun jumlahnya sedikit Antibiotik ini terdapat di sekitar sel-sel Actinomycetes saja Sedangkan Cyanobacteria berperan dalam transformasi batu-batuan menjadi tanah dan asam-asam yang terbentuk dalam proses metabolisme dapat melarutkan mineral-mineral bebatuan
Fungi berjumlah antara ratusan sampai ribuan per gram tanah Fungi berperan dalam meningkatkan struktur fisik tanah dan dekomposisi bahan-bahan organik kompleks dari jaringan tumbuhan seperti selulosa lignin dan pektin Contohnya Penicillium Mucor Rhizopus Fusarium Cladosporium Aspergillus dan Trichomonas Populasi alga lebih sedikit dibanding fungi dan bakteri Alga berperan dalam mengakumulasi bahan-bahan organik akibat aktivitas fotosintetik dan bila berasosiasi dengan fungi akan merombak bebatuan menjadi tanah Misalnya Chlorophyta (alga hijau) dan Chrysophyta (diatom) Rhizosfer merupakan tempat pertemuan antara tanah dengan akar tumbuhan Jumlah mikrobia di daerah perakaran lebih banyak dibanding tanah yang tidak terdapat perakaran karena di daerah perakaran terdapat nutrien-nutrien seperti asam amino dan vitamin yang disekresikan oleh jaringan akar
Tanah dapat menyuburkan dirinya sendiri karena keberadaan mikroba tanah Ungkapan ini tidak berlebihan apabila kita mengamati kehidupan mikroba di dalam tanah yang bermanfaat memperbaiki kesuburan tanah Saat ini sudah dikenali sekitar dua juta mikroba tanah Dari sekian mikroba yang ditemukan ada yang memiliki aktivitas pendukung kesuburan tanaman -- sebagai pelarut P pengikat N bebas penghasil faktor tumbuh perombak bahan organik Juga ada mikroba yang menghasilkan biopestisida perombak bahan kimia agro (pestisida) mikroba resisten logam berat (pengakumulasi dan pereduksi) mikroba perombak sianida dan mikroba agen denitrifikasi-nitrifikasi
Tanah adalah habitat yang sangat kaya akan keragaman mikroorganisme seperti bakteri aktinomicetes fungi protozoa alga dan virus Tanah-tanah pertanian yang subur mengandung lebih dari 100 juta mikroba per gram tanah Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroba-mikroba tersebut Sebagian besar mikroba tanah memiliki peranan yang menguntungan bagi pertanian Mikroba tanah antara lain berperan dalam mendegradasi limbah-limbah organik pertanian re-cycling hara tanaman fiksasi biologis
nitrogen dari udara pelarutan fosfat merangsang pertumbuhan tanaman biokontrol patogen tanaman membantu penyerapan unsur hara tanaman dan membentuk simbiosis menguntungan
Tiga unsur hara esensial bagi tanaman yaitu Nitrogen (N) fosfat (P) dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitas mikroba tanah Hara N sebenarnya tersedia melimpah di udara Kurang lebih 74 kandungan udara adalah N Namun N udara tidak dapat langsung diserap oleh tanaman Tidak ada satupun tanaman yang dapat menyerap N dari udara N harus difiksasiditambat oleh mikroba tanah dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dengan tanaman dan ada pula yang hidup bebas di sekitar perakaran tanaman
Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaan unsur hara tanaman adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K) Tanah-tanah yang lama diberi pupuk superfosfat (TSPSP 36) umumnya kandungan P-nya cukup tinggi (jenuh) Namun hara P ini sedikittidak tersedia bagi tanaman karena terikat pada mineral liat tanah yang sukar larut Di sinilah peranan mikroba pelarut P Mikroba ini akan melepaskan ikatan P dari mineral liat tanah dan menyediakannya bagi tanaman Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P antara lain Aspergillus sp Penicillium sp Zerowilia lipolitika Pseudomonas sp Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P umumnya juga berkemampuan tinggi dalam melarutkan K
Beberapa mikroba tanah juga mampu menghasilkan hormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserap oleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat atau lebih besar Kelompok mikroba yang mampu menghasilkan hormon tanaman antara lain Pseudomonas sp dan Azotobacter sp
Mikroba-mikroba tanah yang bermanfaat untuk melarutkan unsur hara membantu penyerapan unsur hara maupun merangsang pertumbuhan tanaman diformulasikan dalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagai biofertilizer untuk pertanian
Hasil-hasil temuan bioteknologi terbaru mikroba antagonis seperti penyakit tular tanah dapat diubah secara alamiah menjadi mikroba yang mempunyai kemampuan menyediakan unsurunsur hara bagi tanaman dan melawan penyakit karena berperan sebagai produser antibiotik alias dokter tanaman untuk penyakit tular tanah Mikroba tersebut diperoleh dengan cara isolasi dari alam yang kemudian
diperbanyak di laboratorium dan kemudian dapat dipakai sebagai bahan pupuk hayati
Misalnya Trichoderma dan Gliocladium kedua mikroba ini berperan pentiong dalam ketersediaan nutrisi tanaman dalam tanah Bio-aktifator yang berisi mikroba Trichoderma dan Gliocladium sangat bermanfaat bagi tanaman khususnya dalam proses
1 Mempercepat pematangan pupuk kandang dan meningkatkan kesuburan tanah
2 Meningkatkan ketegaran bibit tanaman3 Meningkatkan ketahanan tanaman terhadap
serangan penyakit layu (Fusarium sp) dan layu bakteri (pseukdomonas sp) serta penyakit busuk daun (Phytophthora sp) terutama pada tanaman tomat cabai kubis dan kentang
4 Mencegah terjadinya serangan penyakit rebah kecambah (Pythium sp) dan Rhizoctonia dan akar gada (Plasmodiophora sp) pada pesemaian
Fungsi Ekosistem Tanah
Respirasi Tanah
Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan (1) Jumlah CO2 yang dihasilkan dan (2) Jumlah O2 yang digunakan oleh mikroba tanah Pengukuran respirasi ini berkorelasi baik dengan peubah kesuburan tanah yang berkaitar dengan aktifitas mikroba seperti (1) Kandungan bahan organic (2) Transformasi N atau P (3) Hasil antara (4) pH dan (5) Rata-rata jumlah mikroorganisme (Andre 2010)
Respirasi tanah merupakan suatu proses yang terjadi karena adanya kehidupan mikrobia yang melakukan aktifitas hidup dan berkembang biak dalam suatu masa tanah Mikrobia dalam setiap aktifitasnya membutuhkan O2 atau mengeluarkan CO2 yang dijadikan dasar untuk pengukuran respirasi tanah Laju respirasi maksimum terjadi setelah beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia dalam tanah karena banyaknya populasi mikrobia mempengaruhi keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah (Ragil 2009)
Adapun cara penetapan tanah di laboratorium lebih disukai Prosedur di laboratorium meliputi penetapan pemakaian O2 atau jumlah CO2 yang dihasilkan dari sejumlah contoh tanah yang diinkubasi dalam keadaan yang diatur di laboratorium Dua macam inkubasi di laboratorium adalah 1) Inkubasi dalam keadaan yang stabil (steady-stato) 2) Keadaan yang berfluktuasi Untuk keadaan yang stabil kadar air temperatur kecepatan aerasi dan pengaturan ruangan harus dilakukan dengan sebaik mungkin
Peningkatan respirasi terjadi bila ada pembasahan dan pengeringan fluktuasi aerasi tanah selama inkubasi Oleh karena itu peningkatan respirasi dapat disebabkan oleh perubahan lingkungan yang luar biasa Hal ini bisa tidak mencerminkan keadaan aktivitas mikroba dalam keadaan lapang cara steady-stato telah digunakan untuk mempelajari
dekomposisi bahan organik dalam penelitian potensi aktivitas mikroba dalam tanah dan dalam perekembangan penelitian (Iswandi 1989)
Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi dan aktifitas mikroba tanah Metode respirasi tanah masih sering digunakan karena cukup peka konsisten sederhana dan tidak memerlukan alat yang canggih dan mahal Pengukuran respirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia Laju respirasi maksimum biasanya terjadi setelah beberapa hari atau beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
CO2 yang Dilepaskan Akar Tanaman
Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang di dalamnya terdapat akar tanaman dan berbagai macam mikroorganisme Mikroorganisme dalam tanah biasanya terkonsentrasi pada daerah sekitar perakaran karena akar mengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan eksudat Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalam penyerapan unsur hara yang terjadi di rizosfer Interaksi yang terjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-beda sehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikan harus dilakukan pada kondisi yang tepat Aktivitas mikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasi dan biomassa karbon mikroorganisme (C-organik) tanah (Annisa 2008)
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2 Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik
dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi asam amino untuk protein nukleotida untuk asam nukleat dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak sterol karotenoid pigmen flavonoid seperti antosianin dan senyawa aromatik tertentu lainnya seperti lignin
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Organisme tanah juga membutuhkan air dalam jumlah tertentu Tetapi kalau terlalu banyak air (dalam tanah yang jenuh) mereka bisa mati karena kekurangan oksigen Petani dapat mengatur ketersediaan air didalam tanah dengan cara memperbaiki struktur tanah Aggergate tanah yang lebih besar dapat menyimpan air di dalam pori-pori halus dan dapat mengeluarkan kelebihan air melalui pori-pori besar Drainase yang cukup di lahan yang banjir juga dapat memperbaiki kondisi tanah untuk habitat organisme tanah
Melindungi habitat biota Petani dapat mendukung kehidupan organisme tanah
dengan cara melindungi habitat mereka Pemeliharaan tanaman penutup tanah adalah cara yang terbaik untuk melindungi habitat organisme tanah dari bahaya kekeringan Penggunaan mulsa juga dapat melindungi habitat mereka Penggunaan mulsa organik dapat juga berfungsi sebagai sumber makanan bagi organisme tanah Musa plastik dapat mengurangi resiko penyakit dan hama tertentu karena mulsa tersebut cenderung meningkatkan suhu permukaan tanah dan dapat menghambat pergerakan hama dari tanah ke tanaman Tetapi mulsa plastik tidak dapat meningkatkan bahan organik tanah sehingga pendauran ulang unsur hara tidak terjadi Cara yang lain adalah dengan pengolahan tanah yang tepat guna Pengolahan tanah yang berlebihan dapat merusak pori-pori tanah dimana organisme tanah hidup
Cacing Tanah
Cacing tanah dalam berbagai hal mempunyai arti penting misalnya bagi lahan pertanian Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur sebab kotoran cacing tanah yang bercampur dengan tanah telah siap untuk diserap akar tumbuh-tumbuhan Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan Lubang-lubang yang dibuat oleh cacing tanah meningkatkan konsentrasi udara dalam tanah Disamping itu pada saat musim hujan lubang tersebut akan melipatgandakan kemampuan tanah menyerap air Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan mempertahankan struktur tanah agar tetap gembur
Cacing ini hidup didalam liang tanah yang lembab subur dan suhunya tidak terlalu dingin Untuk pertumbuhannya yang baik cacing ini memerlukan tanah yang sedikit asam
sampai netral atau pH 6-72 Kulit cacing tanah memerlukan kelembabancukup tinggi agar dapat berfungsi normal dan tidak rusak yaitu berkisar 15 - 30 Suhu yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan antara 15oC-25oC (Anonimous 2010b)
Faktor-faktor yang mempengaruhi ekologis cacing tanah meliputi (a) kemasaman (pH) tanah (b) kelengasan tanah (c) temperatur (d) aerasi dan CO2 (e) bahan organik (f) jenis tanah dan (g) suplai nutrisi (Hanafiah dkk 2007) Sebanyak 85 dari berat tubuh cacing tanah berupa air sehingga sangatlah penting untuk menjaga media pemeliharaan tetap lembab (kelembaban optimum berkisar antara 15 - 30 ) Tubuh cacing mempunyai mekanisme untuk menjaga keseimbangan air dengan mempertahankan kelembaban di permukan tubuh dan mencegah kehilangan air yang berlebihan Cacing yang terdehidrasi akan kehilangan sebagian besar berat tubuhnya dan tetap hidup walaupun kehilangan 70 - 75 kandungan air tubuh Kekeringan yang berkepanjangan memaksa cacing tanah untuk bermigrasi ke lingkungan yang lebih cocok Kelembaban sangat diperlukan untuk menjaga agar kulit cacing tanah berfungsi normal Bila udara terlalu kering akan merusak keadaan kulit Untuk menghindarinya cacing tanah segera masuk kedalam lubang dalam tanah berhenti mencari makan dan akhirnya akan mati Bila kelembaban terlalu tinggi atau terlalu banyak air cacing tanah segera lari untuk mencari tempat yang pertukaran udaranya (aerasinya) baik Hal ini terjadi karena cacing tanah mengambil oksigen dari udara bebas untuk pernafasannya melalui kulit Kelembaban yang baik untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan cacing tanah adalah antara 15 sampai 30 (Anonimous 2010a)
Cacing tanah keluar permukaan hanya pada saat-saat tertentu Pada siang hari cacing tanah tidak pernah keluar kepermukaan tanah kecuali jika saat itu terjadi hujan yang cukup menggenangi liangnya Cacing tanah takut keluar pada siang hari karena tidak kuat terpapar panas matahari terlalu lama Pemanasan yang terlalu lama menyebabkan banyak cairan tubuhnya yang akan menguap Cairan tubuh cacing tanah penting untuk menjaga tekanan osmotik koloidal tubuh dan bahan membuat lendir Lendir yang melapisi permukaan tubuh salah satunya berfungsi memudahkan proses difusi udara melalui permukaan kulit Cacing tanah akan keluar terutama pada pagi hari sesudah hujan Hal ini dilakukan karena sesaat setelah hujan biasanya liang mereka terendam air sehingga aerasi dalam liang tidak bagus sehingga mereka keluar dalam rangka menghindari keadaan kesulitan bernafas dalam liang Cacing tanah juga tidak kuat bila terendam air
terlalu lama sehingga cendrung menghindar dari genangan air yang dalam Dalam keadaan normal mereka akan pergi kepermukaan tanah pada malam hari Pada malam suhu udara tidak panas dan kelembaban udara tinggi sehingga cacing tanah bisa bebas keluar untuk beraktivitas Dalam keadaan terlalu dingin atau sangat kering cacing tanah segera masuk kedalam liang beberapa cacing sering terdapat meligkar bersama-sama dengan diatasnya terdapat lapisan tanah yang bercampur dengan lendir Lendir dalam hal ini berfungsi sebagai isolator yang mempertahankan suhu tubuh cacing tanah agar tidak terlalu jauh terpengaruh oleh suhu lingkungan Posisi melingkar dalam liang memperkecil kontak kulit dengan udara sehingga memperkecil pengaruh dari suhu udara luar (Anonimous 2010c)
Peranan Cacing Pada Perubahan Sifat Fisik TanahAktivitas cacing tanah yang mempengaruhi struktur
tanah meliputi (1) pencernaan tanah perombakan bahan organik pengadukannya dengan tanah dan produksi kotorannya yang diletakkan dipermukaan atau di dalam tanah (2) penggalian tanah dan transportasi tanah bawah ke atas atau sebaliknya (3) selama proses (1) dan (2) juga terjadi pembentukan agregat tanah tahan air perbaikan status aerase tanah dan daya tahan memegang air (Hanafiah dkk 2007)
Cacing penghancur serasah (epigeic) merupakan kelompok cacing yang hidup di lapisan serasah yang letaknya di atas permukaan tanah tubuhnya berwarna gelap tugasnya menghancurkan seresah sehingga ukurannya menjadi lebih kecil Cacing penggali tanah (anecic dan endogeic) merupakan cacing jenis penggali tanah yang hidup aktif dalam tanah walaupun makanannya berupa bahan organik di permukaan tanah dan ada pula dari akar-akar yang mati di dalam tanah Kelompok cacing ini berperanan penting dalam mencampur serasah yang ada di atas tanah dengan tanah lapisan bawah dan meninggalkan liang dalam tanah Kelompok cacing ini membuang kotorannya dalam tanah atau di atas permukaan tanah Kotoran cacing ini lebih kaya akan karbon (C) dan hara lainnya dari pada tanah sekitarnya (Hairiah dkk 1986)
Cacing mampu menggali lubang di sekitar permukaan tanah sampai kedalaman dua meter dan aktivitasnya meningkatkan kadar oksigen tanah sampai 30 persen memperbesar pori-pori tanah memudahkan pergerakan akar tanaman serta meningkatkan kemampuan tanah untuk menyerap dan menyimpan air Zat-zat organik dan fraksi liat yang dihasilkan cacing bisa memperbaiki daya ikat antar partikel tanah sehingga menekan terjadinya proses pengikisanerosi hingga 40 persen (Kartini 2008)
Arthropoda Tanah Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan
jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung (Hanafiah dkk 2007)
Arthropoda adalah filum yang paling besar dalam dunia hewan dan mencakup serangga laba-laba udang lipan dan hewan sejenis lainnya Arthropoda adalah nama lain hewan berbuku-buku Empat dari lima bagian (yang hidup hari ini) dari spesies hewan adalah arthropoda dengan jumlah di atas satu juta spesies modern yang ditemukan dan rekor fosil yang mencapai awal Cambrian Arthropoda biasa ditemukan di laut air tawar darat dan lingkungan udara serta termasuk berbagai bentuk simbiotis dan parasit Hampir dari 90 dari seluruh jenis hewan yang diketahui orang adalah Arthropoda Arthropoda dianggap berkerabat dekat dengan Annelida contohnya adalah Peripetus di Afrika Selatan (Anonimous 2010d)
Keanekaragaman jenis arthropoda tanah secara meruang-mewaktu berhubungan dengan keadaan faktor lingkungan abiotik pada setiap komunitas tumbuhan yaitu ketebalan serasah kandungan bahan organik pH tanah dan suhu udara (Subahar dan Adianto 2008)
Mikroba Tanah
Di tanah terdapat milyaran mikrobia misalnya bakteri fungi alga protozoa dan virus Tanah merupakan lingkungan hidup yang amat kompleks Kotoran dan jasad hewan serta jaringan tumbuhan akan terkubur dalam tanah Semuanya memberi konstribusi dalam menyuburkan tanah Proses penyuburan tanah ini dibantu oleh mikrobia Tanpa mikrobia semua jasad tidak akan hancur Salut untuk mikrobia tanah yang mampu menyeimbangkan kelangsungan hidup di bumi Jumlah dan jenis mikrobia dalam tanah bergantung pada jumlah dan jenis kelembaban tingkat aerasi suhu pH dan pengolahan dapat menambah jumlah mikrobia tanah
Mikrobia tanah berupa bakteri melalui metode hitungan mikroskopik langsung berjumlah milyaran setiap gram tanah sedangkan hitungan agar cawan diperoleh jutaan Bakteri umumnya bersifat heterotrof Contohnya Actinomycetes yang
mencakup jenis-jenis Nocardia Streptomyces dan Micromonospora Organisme ini yang menyebabkan bau khas tanah Actinomycetes berperan menambah kesuburan tanah dengan mengurai senyawa-senyawa kompleks dan mampu membentuk senyawa antibiotik namun jumlahnya sedikit Antibiotik ini terdapat di sekitar sel-sel Actinomycetes saja Sedangkan Cyanobacteria berperan dalam transformasi batu-batuan menjadi tanah dan asam-asam yang terbentuk dalam proses metabolisme dapat melarutkan mineral-mineral bebatuan
Fungi berjumlah antara ratusan sampai ribuan per gram tanah Fungi berperan dalam meningkatkan struktur fisik tanah dan dekomposisi bahan-bahan organik kompleks dari jaringan tumbuhan seperti selulosa lignin dan pektin Contohnya Penicillium Mucor Rhizopus Fusarium Cladosporium Aspergillus dan Trichomonas Populasi alga lebih sedikit dibanding fungi dan bakteri Alga berperan dalam mengakumulasi bahan-bahan organik akibat aktivitas fotosintetik dan bila berasosiasi dengan fungi akan merombak bebatuan menjadi tanah Misalnya Chlorophyta (alga hijau) dan Chrysophyta (diatom) Rhizosfer merupakan tempat pertemuan antara tanah dengan akar tumbuhan Jumlah mikrobia di daerah perakaran lebih banyak dibanding tanah yang tidak terdapat perakaran karena di daerah perakaran terdapat nutrien-nutrien seperti asam amino dan vitamin yang disekresikan oleh jaringan akar
Tanah dapat menyuburkan dirinya sendiri karena keberadaan mikroba tanah Ungkapan ini tidak berlebihan apabila kita mengamati kehidupan mikroba di dalam tanah yang bermanfaat memperbaiki kesuburan tanah Saat ini sudah dikenali sekitar dua juta mikroba tanah Dari sekian mikroba yang ditemukan ada yang memiliki aktivitas pendukung kesuburan tanaman -- sebagai pelarut P pengikat N bebas penghasil faktor tumbuh perombak bahan organik Juga ada mikroba yang menghasilkan biopestisida perombak bahan kimia agro (pestisida) mikroba resisten logam berat (pengakumulasi dan pereduksi) mikroba perombak sianida dan mikroba agen denitrifikasi-nitrifikasi
Tanah adalah habitat yang sangat kaya akan keragaman mikroorganisme seperti bakteri aktinomicetes fungi protozoa alga dan virus Tanah-tanah pertanian yang subur mengandung lebih dari 100 juta mikroba per gram tanah Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroba-mikroba tersebut Sebagian besar mikroba tanah memiliki peranan yang menguntungan bagi pertanian Mikroba tanah antara lain berperan dalam mendegradasi limbah-limbah organik pertanian re-cycling hara tanaman fiksasi biologis
nitrogen dari udara pelarutan fosfat merangsang pertumbuhan tanaman biokontrol patogen tanaman membantu penyerapan unsur hara tanaman dan membentuk simbiosis menguntungan
Tiga unsur hara esensial bagi tanaman yaitu Nitrogen (N) fosfat (P) dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitas mikroba tanah Hara N sebenarnya tersedia melimpah di udara Kurang lebih 74 kandungan udara adalah N Namun N udara tidak dapat langsung diserap oleh tanaman Tidak ada satupun tanaman yang dapat menyerap N dari udara N harus difiksasiditambat oleh mikroba tanah dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dengan tanaman dan ada pula yang hidup bebas di sekitar perakaran tanaman
Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaan unsur hara tanaman adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K) Tanah-tanah yang lama diberi pupuk superfosfat (TSPSP 36) umumnya kandungan P-nya cukup tinggi (jenuh) Namun hara P ini sedikittidak tersedia bagi tanaman karena terikat pada mineral liat tanah yang sukar larut Di sinilah peranan mikroba pelarut P Mikroba ini akan melepaskan ikatan P dari mineral liat tanah dan menyediakannya bagi tanaman Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P antara lain Aspergillus sp Penicillium sp Zerowilia lipolitika Pseudomonas sp Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P umumnya juga berkemampuan tinggi dalam melarutkan K
Beberapa mikroba tanah juga mampu menghasilkan hormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserap oleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat atau lebih besar Kelompok mikroba yang mampu menghasilkan hormon tanaman antara lain Pseudomonas sp dan Azotobacter sp
Mikroba-mikroba tanah yang bermanfaat untuk melarutkan unsur hara membantu penyerapan unsur hara maupun merangsang pertumbuhan tanaman diformulasikan dalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagai biofertilizer untuk pertanian
Hasil-hasil temuan bioteknologi terbaru mikroba antagonis seperti penyakit tular tanah dapat diubah secara alamiah menjadi mikroba yang mempunyai kemampuan menyediakan unsurunsur hara bagi tanaman dan melawan penyakit karena berperan sebagai produser antibiotik alias dokter tanaman untuk penyakit tular tanah Mikroba tersebut diperoleh dengan cara isolasi dari alam yang kemudian
diperbanyak di laboratorium dan kemudian dapat dipakai sebagai bahan pupuk hayati
Misalnya Trichoderma dan Gliocladium kedua mikroba ini berperan pentiong dalam ketersediaan nutrisi tanaman dalam tanah Bio-aktifator yang berisi mikroba Trichoderma dan Gliocladium sangat bermanfaat bagi tanaman khususnya dalam proses
1 Mempercepat pematangan pupuk kandang dan meningkatkan kesuburan tanah
2 Meningkatkan ketegaran bibit tanaman3 Meningkatkan ketahanan tanaman terhadap
serangan penyakit layu (Fusarium sp) dan layu bakteri (pseukdomonas sp) serta penyakit busuk daun (Phytophthora sp) terutama pada tanaman tomat cabai kubis dan kentang
4 Mencegah terjadinya serangan penyakit rebah kecambah (Pythium sp) dan Rhizoctonia dan akar gada (Plasmodiophora sp) pada pesemaian
Fungsi Ekosistem Tanah
Respirasi Tanah
Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan (1) Jumlah CO2 yang dihasilkan dan (2) Jumlah O2 yang digunakan oleh mikroba tanah Pengukuran respirasi ini berkorelasi baik dengan peubah kesuburan tanah yang berkaitar dengan aktifitas mikroba seperti (1) Kandungan bahan organic (2) Transformasi N atau P (3) Hasil antara (4) pH dan (5) Rata-rata jumlah mikroorganisme (Andre 2010)
Respirasi tanah merupakan suatu proses yang terjadi karena adanya kehidupan mikrobia yang melakukan aktifitas hidup dan berkembang biak dalam suatu masa tanah Mikrobia dalam setiap aktifitasnya membutuhkan O2 atau mengeluarkan CO2 yang dijadikan dasar untuk pengukuran respirasi tanah Laju respirasi maksimum terjadi setelah beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia dalam tanah karena banyaknya populasi mikrobia mempengaruhi keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah (Ragil 2009)
Adapun cara penetapan tanah di laboratorium lebih disukai Prosedur di laboratorium meliputi penetapan pemakaian O2 atau jumlah CO2 yang dihasilkan dari sejumlah contoh tanah yang diinkubasi dalam keadaan yang diatur di laboratorium Dua macam inkubasi di laboratorium adalah 1) Inkubasi dalam keadaan yang stabil (steady-stato) 2) Keadaan yang berfluktuasi Untuk keadaan yang stabil kadar air temperatur kecepatan aerasi dan pengaturan ruangan harus dilakukan dengan sebaik mungkin
Peningkatan respirasi terjadi bila ada pembasahan dan pengeringan fluktuasi aerasi tanah selama inkubasi Oleh karena itu peningkatan respirasi dapat disebabkan oleh perubahan lingkungan yang luar biasa Hal ini bisa tidak mencerminkan keadaan aktivitas mikroba dalam keadaan lapang cara steady-stato telah digunakan untuk mempelajari
dekomposisi bahan organik dalam penelitian potensi aktivitas mikroba dalam tanah dan dalam perekembangan penelitian (Iswandi 1989)
Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi dan aktifitas mikroba tanah Metode respirasi tanah masih sering digunakan karena cukup peka konsisten sederhana dan tidak memerlukan alat yang canggih dan mahal Pengukuran respirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia Laju respirasi maksimum biasanya terjadi setelah beberapa hari atau beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
CO2 yang Dilepaskan Akar Tanaman
Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang di dalamnya terdapat akar tanaman dan berbagai macam mikroorganisme Mikroorganisme dalam tanah biasanya terkonsentrasi pada daerah sekitar perakaran karena akar mengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan eksudat Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalam penyerapan unsur hara yang terjadi di rizosfer Interaksi yang terjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-beda sehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikan harus dilakukan pada kondisi yang tepat Aktivitas mikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasi dan biomassa karbon mikroorganisme (C-organik) tanah (Annisa 2008)
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2 Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik
dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi asam amino untuk protein nukleotida untuk asam nukleat dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak sterol karotenoid pigmen flavonoid seperti antosianin dan senyawa aromatik tertentu lainnya seperti lignin
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
sampai netral atau pH 6-72 Kulit cacing tanah memerlukan kelembabancukup tinggi agar dapat berfungsi normal dan tidak rusak yaitu berkisar 15 - 30 Suhu yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan antara 15oC-25oC (Anonimous 2010b)
Faktor-faktor yang mempengaruhi ekologis cacing tanah meliputi (a) kemasaman (pH) tanah (b) kelengasan tanah (c) temperatur (d) aerasi dan CO2 (e) bahan organik (f) jenis tanah dan (g) suplai nutrisi (Hanafiah dkk 2007) Sebanyak 85 dari berat tubuh cacing tanah berupa air sehingga sangatlah penting untuk menjaga media pemeliharaan tetap lembab (kelembaban optimum berkisar antara 15 - 30 ) Tubuh cacing mempunyai mekanisme untuk menjaga keseimbangan air dengan mempertahankan kelembaban di permukan tubuh dan mencegah kehilangan air yang berlebihan Cacing yang terdehidrasi akan kehilangan sebagian besar berat tubuhnya dan tetap hidup walaupun kehilangan 70 - 75 kandungan air tubuh Kekeringan yang berkepanjangan memaksa cacing tanah untuk bermigrasi ke lingkungan yang lebih cocok Kelembaban sangat diperlukan untuk menjaga agar kulit cacing tanah berfungsi normal Bila udara terlalu kering akan merusak keadaan kulit Untuk menghindarinya cacing tanah segera masuk kedalam lubang dalam tanah berhenti mencari makan dan akhirnya akan mati Bila kelembaban terlalu tinggi atau terlalu banyak air cacing tanah segera lari untuk mencari tempat yang pertukaran udaranya (aerasinya) baik Hal ini terjadi karena cacing tanah mengambil oksigen dari udara bebas untuk pernafasannya melalui kulit Kelembaban yang baik untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan cacing tanah adalah antara 15 sampai 30 (Anonimous 2010a)
Cacing tanah keluar permukaan hanya pada saat-saat tertentu Pada siang hari cacing tanah tidak pernah keluar kepermukaan tanah kecuali jika saat itu terjadi hujan yang cukup menggenangi liangnya Cacing tanah takut keluar pada siang hari karena tidak kuat terpapar panas matahari terlalu lama Pemanasan yang terlalu lama menyebabkan banyak cairan tubuhnya yang akan menguap Cairan tubuh cacing tanah penting untuk menjaga tekanan osmotik koloidal tubuh dan bahan membuat lendir Lendir yang melapisi permukaan tubuh salah satunya berfungsi memudahkan proses difusi udara melalui permukaan kulit Cacing tanah akan keluar terutama pada pagi hari sesudah hujan Hal ini dilakukan karena sesaat setelah hujan biasanya liang mereka terendam air sehingga aerasi dalam liang tidak bagus sehingga mereka keluar dalam rangka menghindari keadaan kesulitan bernafas dalam liang Cacing tanah juga tidak kuat bila terendam air
terlalu lama sehingga cendrung menghindar dari genangan air yang dalam Dalam keadaan normal mereka akan pergi kepermukaan tanah pada malam hari Pada malam suhu udara tidak panas dan kelembaban udara tinggi sehingga cacing tanah bisa bebas keluar untuk beraktivitas Dalam keadaan terlalu dingin atau sangat kering cacing tanah segera masuk kedalam liang beberapa cacing sering terdapat meligkar bersama-sama dengan diatasnya terdapat lapisan tanah yang bercampur dengan lendir Lendir dalam hal ini berfungsi sebagai isolator yang mempertahankan suhu tubuh cacing tanah agar tidak terlalu jauh terpengaruh oleh suhu lingkungan Posisi melingkar dalam liang memperkecil kontak kulit dengan udara sehingga memperkecil pengaruh dari suhu udara luar (Anonimous 2010c)
Peranan Cacing Pada Perubahan Sifat Fisik TanahAktivitas cacing tanah yang mempengaruhi struktur
tanah meliputi (1) pencernaan tanah perombakan bahan organik pengadukannya dengan tanah dan produksi kotorannya yang diletakkan dipermukaan atau di dalam tanah (2) penggalian tanah dan transportasi tanah bawah ke atas atau sebaliknya (3) selama proses (1) dan (2) juga terjadi pembentukan agregat tanah tahan air perbaikan status aerase tanah dan daya tahan memegang air (Hanafiah dkk 2007)
Cacing penghancur serasah (epigeic) merupakan kelompok cacing yang hidup di lapisan serasah yang letaknya di atas permukaan tanah tubuhnya berwarna gelap tugasnya menghancurkan seresah sehingga ukurannya menjadi lebih kecil Cacing penggali tanah (anecic dan endogeic) merupakan cacing jenis penggali tanah yang hidup aktif dalam tanah walaupun makanannya berupa bahan organik di permukaan tanah dan ada pula dari akar-akar yang mati di dalam tanah Kelompok cacing ini berperanan penting dalam mencampur serasah yang ada di atas tanah dengan tanah lapisan bawah dan meninggalkan liang dalam tanah Kelompok cacing ini membuang kotorannya dalam tanah atau di atas permukaan tanah Kotoran cacing ini lebih kaya akan karbon (C) dan hara lainnya dari pada tanah sekitarnya (Hairiah dkk 1986)
Cacing mampu menggali lubang di sekitar permukaan tanah sampai kedalaman dua meter dan aktivitasnya meningkatkan kadar oksigen tanah sampai 30 persen memperbesar pori-pori tanah memudahkan pergerakan akar tanaman serta meningkatkan kemampuan tanah untuk menyerap dan menyimpan air Zat-zat organik dan fraksi liat yang dihasilkan cacing bisa memperbaiki daya ikat antar partikel tanah sehingga menekan terjadinya proses pengikisanerosi hingga 40 persen (Kartini 2008)
Arthropoda Tanah Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan
jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung (Hanafiah dkk 2007)
Arthropoda adalah filum yang paling besar dalam dunia hewan dan mencakup serangga laba-laba udang lipan dan hewan sejenis lainnya Arthropoda adalah nama lain hewan berbuku-buku Empat dari lima bagian (yang hidup hari ini) dari spesies hewan adalah arthropoda dengan jumlah di atas satu juta spesies modern yang ditemukan dan rekor fosil yang mencapai awal Cambrian Arthropoda biasa ditemukan di laut air tawar darat dan lingkungan udara serta termasuk berbagai bentuk simbiotis dan parasit Hampir dari 90 dari seluruh jenis hewan yang diketahui orang adalah Arthropoda Arthropoda dianggap berkerabat dekat dengan Annelida contohnya adalah Peripetus di Afrika Selatan (Anonimous 2010d)
Keanekaragaman jenis arthropoda tanah secara meruang-mewaktu berhubungan dengan keadaan faktor lingkungan abiotik pada setiap komunitas tumbuhan yaitu ketebalan serasah kandungan bahan organik pH tanah dan suhu udara (Subahar dan Adianto 2008)
Mikroba Tanah
Di tanah terdapat milyaran mikrobia misalnya bakteri fungi alga protozoa dan virus Tanah merupakan lingkungan hidup yang amat kompleks Kotoran dan jasad hewan serta jaringan tumbuhan akan terkubur dalam tanah Semuanya memberi konstribusi dalam menyuburkan tanah Proses penyuburan tanah ini dibantu oleh mikrobia Tanpa mikrobia semua jasad tidak akan hancur Salut untuk mikrobia tanah yang mampu menyeimbangkan kelangsungan hidup di bumi Jumlah dan jenis mikrobia dalam tanah bergantung pada jumlah dan jenis kelembaban tingkat aerasi suhu pH dan pengolahan dapat menambah jumlah mikrobia tanah
Mikrobia tanah berupa bakteri melalui metode hitungan mikroskopik langsung berjumlah milyaran setiap gram tanah sedangkan hitungan agar cawan diperoleh jutaan Bakteri umumnya bersifat heterotrof Contohnya Actinomycetes yang
mencakup jenis-jenis Nocardia Streptomyces dan Micromonospora Organisme ini yang menyebabkan bau khas tanah Actinomycetes berperan menambah kesuburan tanah dengan mengurai senyawa-senyawa kompleks dan mampu membentuk senyawa antibiotik namun jumlahnya sedikit Antibiotik ini terdapat di sekitar sel-sel Actinomycetes saja Sedangkan Cyanobacteria berperan dalam transformasi batu-batuan menjadi tanah dan asam-asam yang terbentuk dalam proses metabolisme dapat melarutkan mineral-mineral bebatuan
Fungi berjumlah antara ratusan sampai ribuan per gram tanah Fungi berperan dalam meningkatkan struktur fisik tanah dan dekomposisi bahan-bahan organik kompleks dari jaringan tumbuhan seperti selulosa lignin dan pektin Contohnya Penicillium Mucor Rhizopus Fusarium Cladosporium Aspergillus dan Trichomonas Populasi alga lebih sedikit dibanding fungi dan bakteri Alga berperan dalam mengakumulasi bahan-bahan organik akibat aktivitas fotosintetik dan bila berasosiasi dengan fungi akan merombak bebatuan menjadi tanah Misalnya Chlorophyta (alga hijau) dan Chrysophyta (diatom) Rhizosfer merupakan tempat pertemuan antara tanah dengan akar tumbuhan Jumlah mikrobia di daerah perakaran lebih banyak dibanding tanah yang tidak terdapat perakaran karena di daerah perakaran terdapat nutrien-nutrien seperti asam amino dan vitamin yang disekresikan oleh jaringan akar
Tanah dapat menyuburkan dirinya sendiri karena keberadaan mikroba tanah Ungkapan ini tidak berlebihan apabila kita mengamati kehidupan mikroba di dalam tanah yang bermanfaat memperbaiki kesuburan tanah Saat ini sudah dikenali sekitar dua juta mikroba tanah Dari sekian mikroba yang ditemukan ada yang memiliki aktivitas pendukung kesuburan tanaman -- sebagai pelarut P pengikat N bebas penghasil faktor tumbuh perombak bahan organik Juga ada mikroba yang menghasilkan biopestisida perombak bahan kimia agro (pestisida) mikroba resisten logam berat (pengakumulasi dan pereduksi) mikroba perombak sianida dan mikroba agen denitrifikasi-nitrifikasi
Tanah adalah habitat yang sangat kaya akan keragaman mikroorganisme seperti bakteri aktinomicetes fungi protozoa alga dan virus Tanah-tanah pertanian yang subur mengandung lebih dari 100 juta mikroba per gram tanah Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroba-mikroba tersebut Sebagian besar mikroba tanah memiliki peranan yang menguntungan bagi pertanian Mikroba tanah antara lain berperan dalam mendegradasi limbah-limbah organik pertanian re-cycling hara tanaman fiksasi biologis
nitrogen dari udara pelarutan fosfat merangsang pertumbuhan tanaman biokontrol patogen tanaman membantu penyerapan unsur hara tanaman dan membentuk simbiosis menguntungan
Tiga unsur hara esensial bagi tanaman yaitu Nitrogen (N) fosfat (P) dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitas mikroba tanah Hara N sebenarnya tersedia melimpah di udara Kurang lebih 74 kandungan udara adalah N Namun N udara tidak dapat langsung diserap oleh tanaman Tidak ada satupun tanaman yang dapat menyerap N dari udara N harus difiksasiditambat oleh mikroba tanah dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dengan tanaman dan ada pula yang hidup bebas di sekitar perakaran tanaman
Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaan unsur hara tanaman adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K) Tanah-tanah yang lama diberi pupuk superfosfat (TSPSP 36) umumnya kandungan P-nya cukup tinggi (jenuh) Namun hara P ini sedikittidak tersedia bagi tanaman karena terikat pada mineral liat tanah yang sukar larut Di sinilah peranan mikroba pelarut P Mikroba ini akan melepaskan ikatan P dari mineral liat tanah dan menyediakannya bagi tanaman Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P antara lain Aspergillus sp Penicillium sp Zerowilia lipolitika Pseudomonas sp Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P umumnya juga berkemampuan tinggi dalam melarutkan K
Beberapa mikroba tanah juga mampu menghasilkan hormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserap oleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat atau lebih besar Kelompok mikroba yang mampu menghasilkan hormon tanaman antara lain Pseudomonas sp dan Azotobacter sp
Mikroba-mikroba tanah yang bermanfaat untuk melarutkan unsur hara membantu penyerapan unsur hara maupun merangsang pertumbuhan tanaman diformulasikan dalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagai biofertilizer untuk pertanian
Hasil-hasil temuan bioteknologi terbaru mikroba antagonis seperti penyakit tular tanah dapat diubah secara alamiah menjadi mikroba yang mempunyai kemampuan menyediakan unsurunsur hara bagi tanaman dan melawan penyakit karena berperan sebagai produser antibiotik alias dokter tanaman untuk penyakit tular tanah Mikroba tersebut diperoleh dengan cara isolasi dari alam yang kemudian
diperbanyak di laboratorium dan kemudian dapat dipakai sebagai bahan pupuk hayati
Misalnya Trichoderma dan Gliocladium kedua mikroba ini berperan pentiong dalam ketersediaan nutrisi tanaman dalam tanah Bio-aktifator yang berisi mikroba Trichoderma dan Gliocladium sangat bermanfaat bagi tanaman khususnya dalam proses
1 Mempercepat pematangan pupuk kandang dan meningkatkan kesuburan tanah
2 Meningkatkan ketegaran bibit tanaman3 Meningkatkan ketahanan tanaman terhadap
serangan penyakit layu (Fusarium sp) dan layu bakteri (pseukdomonas sp) serta penyakit busuk daun (Phytophthora sp) terutama pada tanaman tomat cabai kubis dan kentang
4 Mencegah terjadinya serangan penyakit rebah kecambah (Pythium sp) dan Rhizoctonia dan akar gada (Plasmodiophora sp) pada pesemaian
Fungsi Ekosistem Tanah
Respirasi Tanah
Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan (1) Jumlah CO2 yang dihasilkan dan (2) Jumlah O2 yang digunakan oleh mikroba tanah Pengukuran respirasi ini berkorelasi baik dengan peubah kesuburan tanah yang berkaitar dengan aktifitas mikroba seperti (1) Kandungan bahan organic (2) Transformasi N atau P (3) Hasil antara (4) pH dan (5) Rata-rata jumlah mikroorganisme (Andre 2010)
Respirasi tanah merupakan suatu proses yang terjadi karena adanya kehidupan mikrobia yang melakukan aktifitas hidup dan berkembang biak dalam suatu masa tanah Mikrobia dalam setiap aktifitasnya membutuhkan O2 atau mengeluarkan CO2 yang dijadikan dasar untuk pengukuran respirasi tanah Laju respirasi maksimum terjadi setelah beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia dalam tanah karena banyaknya populasi mikrobia mempengaruhi keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah (Ragil 2009)
Adapun cara penetapan tanah di laboratorium lebih disukai Prosedur di laboratorium meliputi penetapan pemakaian O2 atau jumlah CO2 yang dihasilkan dari sejumlah contoh tanah yang diinkubasi dalam keadaan yang diatur di laboratorium Dua macam inkubasi di laboratorium adalah 1) Inkubasi dalam keadaan yang stabil (steady-stato) 2) Keadaan yang berfluktuasi Untuk keadaan yang stabil kadar air temperatur kecepatan aerasi dan pengaturan ruangan harus dilakukan dengan sebaik mungkin
Peningkatan respirasi terjadi bila ada pembasahan dan pengeringan fluktuasi aerasi tanah selama inkubasi Oleh karena itu peningkatan respirasi dapat disebabkan oleh perubahan lingkungan yang luar biasa Hal ini bisa tidak mencerminkan keadaan aktivitas mikroba dalam keadaan lapang cara steady-stato telah digunakan untuk mempelajari
dekomposisi bahan organik dalam penelitian potensi aktivitas mikroba dalam tanah dan dalam perekembangan penelitian (Iswandi 1989)
Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi dan aktifitas mikroba tanah Metode respirasi tanah masih sering digunakan karena cukup peka konsisten sederhana dan tidak memerlukan alat yang canggih dan mahal Pengukuran respirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia Laju respirasi maksimum biasanya terjadi setelah beberapa hari atau beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
CO2 yang Dilepaskan Akar Tanaman
Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang di dalamnya terdapat akar tanaman dan berbagai macam mikroorganisme Mikroorganisme dalam tanah biasanya terkonsentrasi pada daerah sekitar perakaran karena akar mengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan eksudat Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalam penyerapan unsur hara yang terjadi di rizosfer Interaksi yang terjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-beda sehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikan harus dilakukan pada kondisi yang tepat Aktivitas mikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasi dan biomassa karbon mikroorganisme (C-organik) tanah (Annisa 2008)
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2 Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik
dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi asam amino untuk protein nukleotida untuk asam nukleat dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak sterol karotenoid pigmen flavonoid seperti antosianin dan senyawa aromatik tertentu lainnya seperti lignin
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
terlalu lama sehingga cendrung menghindar dari genangan air yang dalam Dalam keadaan normal mereka akan pergi kepermukaan tanah pada malam hari Pada malam suhu udara tidak panas dan kelembaban udara tinggi sehingga cacing tanah bisa bebas keluar untuk beraktivitas Dalam keadaan terlalu dingin atau sangat kering cacing tanah segera masuk kedalam liang beberapa cacing sering terdapat meligkar bersama-sama dengan diatasnya terdapat lapisan tanah yang bercampur dengan lendir Lendir dalam hal ini berfungsi sebagai isolator yang mempertahankan suhu tubuh cacing tanah agar tidak terlalu jauh terpengaruh oleh suhu lingkungan Posisi melingkar dalam liang memperkecil kontak kulit dengan udara sehingga memperkecil pengaruh dari suhu udara luar (Anonimous 2010c)
Peranan Cacing Pada Perubahan Sifat Fisik TanahAktivitas cacing tanah yang mempengaruhi struktur
tanah meliputi (1) pencernaan tanah perombakan bahan organik pengadukannya dengan tanah dan produksi kotorannya yang diletakkan dipermukaan atau di dalam tanah (2) penggalian tanah dan transportasi tanah bawah ke atas atau sebaliknya (3) selama proses (1) dan (2) juga terjadi pembentukan agregat tanah tahan air perbaikan status aerase tanah dan daya tahan memegang air (Hanafiah dkk 2007)
Cacing penghancur serasah (epigeic) merupakan kelompok cacing yang hidup di lapisan serasah yang letaknya di atas permukaan tanah tubuhnya berwarna gelap tugasnya menghancurkan seresah sehingga ukurannya menjadi lebih kecil Cacing penggali tanah (anecic dan endogeic) merupakan cacing jenis penggali tanah yang hidup aktif dalam tanah walaupun makanannya berupa bahan organik di permukaan tanah dan ada pula dari akar-akar yang mati di dalam tanah Kelompok cacing ini berperanan penting dalam mencampur serasah yang ada di atas tanah dengan tanah lapisan bawah dan meninggalkan liang dalam tanah Kelompok cacing ini membuang kotorannya dalam tanah atau di atas permukaan tanah Kotoran cacing ini lebih kaya akan karbon (C) dan hara lainnya dari pada tanah sekitarnya (Hairiah dkk 1986)
Cacing mampu menggali lubang di sekitar permukaan tanah sampai kedalaman dua meter dan aktivitasnya meningkatkan kadar oksigen tanah sampai 30 persen memperbesar pori-pori tanah memudahkan pergerakan akar tanaman serta meningkatkan kemampuan tanah untuk menyerap dan menyimpan air Zat-zat organik dan fraksi liat yang dihasilkan cacing bisa memperbaiki daya ikat antar partikel tanah sehingga menekan terjadinya proses pengikisanerosi hingga 40 persen (Kartini 2008)
Arthropoda Tanah Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan
jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung (Hanafiah dkk 2007)
Arthropoda adalah filum yang paling besar dalam dunia hewan dan mencakup serangga laba-laba udang lipan dan hewan sejenis lainnya Arthropoda adalah nama lain hewan berbuku-buku Empat dari lima bagian (yang hidup hari ini) dari spesies hewan adalah arthropoda dengan jumlah di atas satu juta spesies modern yang ditemukan dan rekor fosil yang mencapai awal Cambrian Arthropoda biasa ditemukan di laut air tawar darat dan lingkungan udara serta termasuk berbagai bentuk simbiotis dan parasit Hampir dari 90 dari seluruh jenis hewan yang diketahui orang adalah Arthropoda Arthropoda dianggap berkerabat dekat dengan Annelida contohnya adalah Peripetus di Afrika Selatan (Anonimous 2010d)
Keanekaragaman jenis arthropoda tanah secara meruang-mewaktu berhubungan dengan keadaan faktor lingkungan abiotik pada setiap komunitas tumbuhan yaitu ketebalan serasah kandungan bahan organik pH tanah dan suhu udara (Subahar dan Adianto 2008)
Mikroba Tanah
Di tanah terdapat milyaran mikrobia misalnya bakteri fungi alga protozoa dan virus Tanah merupakan lingkungan hidup yang amat kompleks Kotoran dan jasad hewan serta jaringan tumbuhan akan terkubur dalam tanah Semuanya memberi konstribusi dalam menyuburkan tanah Proses penyuburan tanah ini dibantu oleh mikrobia Tanpa mikrobia semua jasad tidak akan hancur Salut untuk mikrobia tanah yang mampu menyeimbangkan kelangsungan hidup di bumi Jumlah dan jenis mikrobia dalam tanah bergantung pada jumlah dan jenis kelembaban tingkat aerasi suhu pH dan pengolahan dapat menambah jumlah mikrobia tanah
Mikrobia tanah berupa bakteri melalui metode hitungan mikroskopik langsung berjumlah milyaran setiap gram tanah sedangkan hitungan agar cawan diperoleh jutaan Bakteri umumnya bersifat heterotrof Contohnya Actinomycetes yang
mencakup jenis-jenis Nocardia Streptomyces dan Micromonospora Organisme ini yang menyebabkan bau khas tanah Actinomycetes berperan menambah kesuburan tanah dengan mengurai senyawa-senyawa kompleks dan mampu membentuk senyawa antibiotik namun jumlahnya sedikit Antibiotik ini terdapat di sekitar sel-sel Actinomycetes saja Sedangkan Cyanobacteria berperan dalam transformasi batu-batuan menjadi tanah dan asam-asam yang terbentuk dalam proses metabolisme dapat melarutkan mineral-mineral bebatuan
Fungi berjumlah antara ratusan sampai ribuan per gram tanah Fungi berperan dalam meningkatkan struktur fisik tanah dan dekomposisi bahan-bahan organik kompleks dari jaringan tumbuhan seperti selulosa lignin dan pektin Contohnya Penicillium Mucor Rhizopus Fusarium Cladosporium Aspergillus dan Trichomonas Populasi alga lebih sedikit dibanding fungi dan bakteri Alga berperan dalam mengakumulasi bahan-bahan organik akibat aktivitas fotosintetik dan bila berasosiasi dengan fungi akan merombak bebatuan menjadi tanah Misalnya Chlorophyta (alga hijau) dan Chrysophyta (diatom) Rhizosfer merupakan tempat pertemuan antara tanah dengan akar tumbuhan Jumlah mikrobia di daerah perakaran lebih banyak dibanding tanah yang tidak terdapat perakaran karena di daerah perakaran terdapat nutrien-nutrien seperti asam amino dan vitamin yang disekresikan oleh jaringan akar
Tanah dapat menyuburkan dirinya sendiri karena keberadaan mikroba tanah Ungkapan ini tidak berlebihan apabila kita mengamati kehidupan mikroba di dalam tanah yang bermanfaat memperbaiki kesuburan tanah Saat ini sudah dikenali sekitar dua juta mikroba tanah Dari sekian mikroba yang ditemukan ada yang memiliki aktivitas pendukung kesuburan tanaman -- sebagai pelarut P pengikat N bebas penghasil faktor tumbuh perombak bahan organik Juga ada mikroba yang menghasilkan biopestisida perombak bahan kimia agro (pestisida) mikroba resisten logam berat (pengakumulasi dan pereduksi) mikroba perombak sianida dan mikroba agen denitrifikasi-nitrifikasi
Tanah adalah habitat yang sangat kaya akan keragaman mikroorganisme seperti bakteri aktinomicetes fungi protozoa alga dan virus Tanah-tanah pertanian yang subur mengandung lebih dari 100 juta mikroba per gram tanah Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroba-mikroba tersebut Sebagian besar mikroba tanah memiliki peranan yang menguntungan bagi pertanian Mikroba tanah antara lain berperan dalam mendegradasi limbah-limbah organik pertanian re-cycling hara tanaman fiksasi biologis
nitrogen dari udara pelarutan fosfat merangsang pertumbuhan tanaman biokontrol patogen tanaman membantu penyerapan unsur hara tanaman dan membentuk simbiosis menguntungan
Tiga unsur hara esensial bagi tanaman yaitu Nitrogen (N) fosfat (P) dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitas mikroba tanah Hara N sebenarnya tersedia melimpah di udara Kurang lebih 74 kandungan udara adalah N Namun N udara tidak dapat langsung diserap oleh tanaman Tidak ada satupun tanaman yang dapat menyerap N dari udara N harus difiksasiditambat oleh mikroba tanah dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dengan tanaman dan ada pula yang hidup bebas di sekitar perakaran tanaman
Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaan unsur hara tanaman adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K) Tanah-tanah yang lama diberi pupuk superfosfat (TSPSP 36) umumnya kandungan P-nya cukup tinggi (jenuh) Namun hara P ini sedikittidak tersedia bagi tanaman karena terikat pada mineral liat tanah yang sukar larut Di sinilah peranan mikroba pelarut P Mikroba ini akan melepaskan ikatan P dari mineral liat tanah dan menyediakannya bagi tanaman Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P antara lain Aspergillus sp Penicillium sp Zerowilia lipolitika Pseudomonas sp Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P umumnya juga berkemampuan tinggi dalam melarutkan K
Beberapa mikroba tanah juga mampu menghasilkan hormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserap oleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat atau lebih besar Kelompok mikroba yang mampu menghasilkan hormon tanaman antara lain Pseudomonas sp dan Azotobacter sp
Mikroba-mikroba tanah yang bermanfaat untuk melarutkan unsur hara membantu penyerapan unsur hara maupun merangsang pertumbuhan tanaman diformulasikan dalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagai biofertilizer untuk pertanian
Hasil-hasil temuan bioteknologi terbaru mikroba antagonis seperti penyakit tular tanah dapat diubah secara alamiah menjadi mikroba yang mempunyai kemampuan menyediakan unsurunsur hara bagi tanaman dan melawan penyakit karena berperan sebagai produser antibiotik alias dokter tanaman untuk penyakit tular tanah Mikroba tersebut diperoleh dengan cara isolasi dari alam yang kemudian
diperbanyak di laboratorium dan kemudian dapat dipakai sebagai bahan pupuk hayati
Misalnya Trichoderma dan Gliocladium kedua mikroba ini berperan pentiong dalam ketersediaan nutrisi tanaman dalam tanah Bio-aktifator yang berisi mikroba Trichoderma dan Gliocladium sangat bermanfaat bagi tanaman khususnya dalam proses
1 Mempercepat pematangan pupuk kandang dan meningkatkan kesuburan tanah
2 Meningkatkan ketegaran bibit tanaman3 Meningkatkan ketahanan tanaman terhadap
serangan penyakit layu (Fusarium sp) dan layu bakteri (pseukdomonas sp) serta penyakit busuk daun (Phytophthora sp) terutama pada tanaman tomat cabai kubis dan kentang
4 Mencegah terjadinya serangan penyakit rebah kecambah (Pythium sp) dan Rhizoctonia dan akar gada (Plasmodiophora sp) pada pesemaian
Fungsi Ekosistem Tanah
Respirasi Tanah
Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan (1) Jumlah CO2 yang dihasilkan dan (2) Jumlah O2 yang digunakan oleh mikroba tanah Pengukuran respirasi ini berkorelasi baik dengan peubah kesuburan tanah yang berkaitar dengan aktifitas mikroba seperti (1) Kandungan bahan organic (2) Transformasi N atau P (3) Hasil antara (4) pH dan (5) Rata-rata jumlah mikroorganisme (Andre 2010)
Respirasi tanah merupakan suatu proses yang terjadi karena adanya kehidupan mikrobia yang melakukan aktifitas hidup dan berkembang biak dalam suatu masa tanah Mikrobia dalam setiap aktifitasnya membutuhkan O2 atau mengeluarkan CO2 yang dijadikan dasar untuk pengukuran respirasi tanah Laju respirasi maksimum terjadi setelah beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia dalam tanah karena banyaknya populasi mikrobia mempengaruhi keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah (Ragil 2009)
Adapun cara penetapan tanah di laboratorium lebih disukai Prosedur di laboratorium meliputi penetapan pemakaian O2 atau jumlah CO2 yang dihasilkan dari sejumlah contoh tanah yang diinkubasi dalam keadaan yang diatur di laboratorium Dua macam inkubasi di laboratorium adalah 1) Inkubasi dalam keadaan yang stabil (steady-stato) 2) Keadaan yang berfluktuasi Untuk keadaan yang stabil kadar air temperatur kecepatan aerasi dan pengaturan ruangan harus dilakukan dengan sebaik mungkin
Peningkatan respirasi terjadi bila ada pembasahan dan pengeringan fluktuasi aerasi tanah selama inkubasi Oleh karena itu peningkatan respirasi dapat disebabkan oleh perubahan lingkungan yang luar biasa Hal ini bisa tidak mencerminkan keadaan aktivitas mikroba dalam keadaan lapang cara steady-stato telah digunakan untuk mempelajari
dekomposisi bahan organik dalam penelitian potensi aktivitas mikroba dalam tanah dan dalam perekembangan penelitian (Iswandi 1989)
Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi dan aktifitas mikroba tanah Metode respirasi tanah masih sering digunakan karena cukup peka konsisten sederhana dan tidak memerlukan alat yang canggih dan mahal Pengukuran respirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia Laju respirasi maksimum biasanya terjadi setelah beberapa hari atau beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
CO2 yang Dilepaskan Akar Tanaman
Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang di dalamnya terdapat akar tanaman dan berbagai macam mikroorganisme Mikroorganisme dalam tanah biasanya terkonsentrasi pada daerah sekitar perakaran karena akar mengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan eksudat Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalam penyerapan unsur hara yang terjadi di rizosfer Interaksi yang terjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-beda sehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikan harus dilakukan pada kondisi yang tepat Aktivitas mikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasi dan biomassa karbon mikroorganisme (C-organik) tanah (Annisa 2008)
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2 Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik
dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi asam amino untuk protein nukleotida untuk asam nukleat dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak sterol karotenoid pigmen flavonoid seperti antosianin dan senyawa aromatik tertentu lainnya seperti lignin
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Arthropoda Tanah Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan
jumlahnya cukup banyak yang paling menonjol adalah springtail dan kutu Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung (Hanafiah dkk 2007)
Arthropoda adalah filum yang paling besar dalam dunia hewan dan mencakup serangga laba-laba udang lipan dan hewan sejenis lainnya Arthropoda adalah nama lain hewan berbuku-buku Empat dari lima bagian (yang hidup hari ini) dari spesies hewan adalah arthropoda dengan jumlah di atas satu juta spesies modern yang ditemukan dan rekor fosil yang mencapai awal Cambrian Arthropoda biasa ditemukan di laut air tawar darat dan lingkungan udara serta termasuk berbagai bentuk simbiotis dan parasit Hampir dari 90 dari seluruh jenis hewan yang diketahui orang adalah Arthropoda Arthropoda dianggap berkerabat dekat dengan Annelida contohnya adalah Peripetus di Afrika Selatan (Anonimous 2010d)
Keanekaragaman jenis arthropoda tanah secara meruang-mewaktu berhubungan dengan keadaan faktor lingkungan abiotik pada setiap komunitas tumbuhan yaitu ketebalan serasah kandungan bahan organik pH tanah dan suhu udara (Subahar dan Adianto 2008)
Mikroba Tanah
Di tanah terdapat milyaran mikrobia misalnya bakteri fungi alga protozoa dan virus Tanah merupakan lingkungan hidup yang amat kompleks Kotoran dan jasad hewan serta jaringan tumbuhan akan terkubur dalam tanah Semuanya memberi konstribusi dalam menyuburkan tanah Proses penyuburan tanah ini dibantu oleh mikrobia Tanpa mikrobia semua jasad tidak akan hancur Salut untuk mikrobia tanah yang mampu menyeimbangkan kelangsungan hidup di bumi Jumlah dan jenis mikrobia dalam tanah bergantung pada jumlah dan jenis kelembaban tingkat aerasi suhu pH dan pengolahan dapat menambah jumlah mikrobia tanah
Mikrobia tanah berupa bakteri melalui metode hitungan mikroskopik langsung berjumlah milyaran setiap gram tanah sedangkan hitungan agar cawan diperoleh jutaan Bakteri umumnya bersifat heterotrof Contohnya Actinomycetes yang
mencakup jenis-jenis Nocardia Streptomyces dan Micromonospora Organisme ini yang menyebabkan bau khas tanah Actinomycetes berperan menambah kesuburan tanah dengan mengurai senyawa-senyawa kompleks dan mampu membentuk senyawa antibiotik namun jumlahnya sedikit Antibiotik ini terdapat di sekitar sel-sel Actinomycetes saja Sedangkan Cyanobacteria berperan dalam transformasi batu-batuan menjadi tanah dan asam-asam yang terbentuk dalam proses metabolisme dapat melarutkan mineral-mineral bebatuan
Fungi berjumlah antara ratusan sampai ribuan per gram tanah Fungi berperan dalam meningkatkan struktur fisik tanah dan dekomposisi bahan-bahan organik kompleks dari jaringan tumbuhan seperti selulosa lignin dan pektin Contohnya Penicillium Mucor Rhizopus Fusarium Cladosporium Aspergillus dan Trichomonas Populasi alga lebih sedikit dibanding fungi dan bakteri Alga berperan dalam mengakumulasi bahan-bahan organik akibat aktivitas fotosintetik dan bila berasosiasi dengan fungi akan merombak bebatuan menjadi tanah Misalnya Chlorophyta (alga hijau) dan Chrysophyta (diatom) Rhizosfer merupakan tempat pertemuan antara tanah dengan akar tumbuhan Jumlah mikrobia di daerah perakaran lebih banyak dibanding tanah yang tidak terdapat perakaran karena di daerah perakaran terdapat nutrien-nutrien seperti asam amino dan vitamin yang disekresikan oleh jaringan akar
Tanah dapat menyuburkan dirinya sendiri karena keberadaan mikroba tanah Ungkapan ini tidak berlebihan apabila kita mengamati kehidupan mikroba di dalam tanah yang bermanfaat memperbaiki kesuburan tanah Saat ini sudah dikenali sekitar dua juta mikroba tanah Dari sekian mikroba yang ditemukan ada yang memiliki aktivitas pendukung kesuburan tanaman -- sebagai pelarut P pengikat N bebas penghasil faktor tumbuh perombak bahan organik Juga ada mikroba yang menghasilkan biopestisida perombak bahan kimia agro (pestisida) mikroba resisten logam berat (pengakumulasi dan pereduksi) mikroba perombak sianida dan mikroba agen denitrifikasi-nitrifikasi
Tanah adalah habitat yang sangat kaya akan keragaman mikroorganisme seperti bakteri aktinomicetes fungi protozoa alga dan virus Tanah-tanah pertanian yang subur mengandung lebih dari 100 juta mikroba per gram tanah Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroba-mikroba tersebut Sebagian besar mikroba tanah memiliki peranan yang menguntungan bagi pertanian Mikroba tanah antara lain berperan dalam mendegradasi limbah-limbah organik pertanian re-cycling hara tanaman fiksasi biologis
nitrogen dari udara pelarutan fosfat merangsang pertumbuhan tanaman biokontrol patogen tanaman membantu penyerapan unsur hara tanaman dan membentuk simbiosis menguntungan
Tiga unsur hara esensial bagi tanaman yaitu Nitrogen (N) fosfat (P) dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitas mikroba tanah Hara N sebenarnya tersedia melimpah di udara Kurang lebih 74 kandungan udara adalah N Namun N udara tidak dapat langsung diserap oleh tanaman Tidak ada satupun tanaman yang dapat menyerap N dari udara N harus difiksasiditambat oleh mikroba tanah dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dengan tanaman dan ada pula yang hidup bebas di sekitar perakaran tanaman
Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaan unsur hara tanaman adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K) Tanah-tanah yang lama diberi pupuk superfosfat (TSPSP 36) umumnya kandungan P-nya cukup tinggi (jenuh) Namun hara P ini sedikittidak tersedia bagi tanaman karena terikat pada mineral liat tanah yang sukar larut Di sinilah peranan mikroba pelarut P Mikroba ini akan melepaskan ikatan P dari mineral liat tanah dan menyediakannya bagi tanaman Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P antara lain Aspergillus sp Penicillium sp Zerowilia lipolitika Pseudomonas sp Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P umumnya juga berkemampuan tinggi dalam melarutkan K
Beberapa mikroba tanah juga mampu menghasilkan hormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserap oleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat atau lebih besar Kelompok mikroba yang mampu menghasilkan hormon tanaman antara lain Pseudomonas sp dan Azotobacter sp
Mikroba-mikroba tanah yang bermanfaat untuk melarutkan unsur hara membantu penyerapan unsur hara maupun merangsang pertumbuhan tanaman diformulasikan dalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagai biofertilizer untuk pertanian
Hasil-hasil temuan bioteknologi terbaru mikroba antagonis seperti penyakit tular tanah dapat diubah secara alamiah menjadi mikroba yang mempunyai kemampuan menyediakan unsurunsur hara bagi tanaman dan melawan penyakit karena berperan sebagai produser antibiotik alias dokter tanaman untuk penyakit tular tanah Mikroba tersebut diperoleh dengan cara isolasi dari alam yang kemudian
diperbanyak di laboratorium dan kemudian dapat dipakai sebagai bahan pupuk hayati
Misalnya Trichoderma dan Gliocladium kedua mikroba ini berperan pentiong dalam ketersediaan nutrisi tanaman dalam tanah Bio-aktifator yang berisi mikroba Trichoderma dan Gliocladium sangat bermanfaat bagi tanaman khususnya dalam proses
1 Mempercepat pematangan pupuk kandang dan meningkatkan kesuburan tanah
2 Meningkatkan ketegaran bibit tanaman3 Meningkatkan ketahanan tanaman terhadap
serangan penyakit layu (Fusarium sp) dan layu bakteri (pseukdomonas sp) serta penyakit busuk daun (Phytophthora sp) terutama pada tanaman tomat cabai kubis dan kentang
4 Mencegah terjadinya serangan penyakit rebah kecambah (Pythium sp) dan Rhizoctonia dan akar gada (Plasmodiophora sp) pada pesemaian
Fungsi Ekosistem Tanah
Respirasi Tanah
Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan (1) Jumlah CO2 yang dihasilkan dan (2) Jumlah O2 yang digunakan oleh mikroba tanah Pengukuran respirasi ini berkorelasi baik dengan peubah kesuburan tanah yang berkaitar dengan aktifitas mikroba seperti (1) Kandungan bahan organic (2) Transformasi N atau P (3) Hasil antara (4) pH dan (5) Rata-rata jumlah mikroorganisme (Andre 2010)
Respirasi tanah merupakan suatu proses yang terjadi karena adanya kehidupan mikrobia yang melakukan aktifitas hidup dan berkembang biak dalam suatu masa tanah Mikrobia dalam setiap aktifitasnya membutuhkan O2 atau mengeluarkan CO2 yang dijadikan dasar untuk pengukuran respirasi tanah Laju respirasi maksimum terjadi setelah beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia dalam tanah karena banyaknya populasi mikrobia mempengaruhi keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah (Ragil 2009)
Adapun cara penetapan tanah di laboratorium lebih disukai Prosedur di laboratorium meliputi penetapan pemakaian O2 atau jumlah CO2 yang dihasilkan dari sejumlah contoh tanah yang diinkubasi dalam keadaan yang diatur di laboratorium Dua macam inkubasi di laboratorium adalah 1) Inkubasi dalam keadaan yang stabil (steady-stato) 2) Keadaan yang berfluktuasi Untuk keadaan yang stabil kadar air temperatur kecepatan aerasi dan pengaturan ruangan harus dilakukan dengan sebaik mungkin
Peningkatan respirasi terjadi bila ada pembasahan dan pengeringan fluktuasi aerasi tanah selama inkubasi Oleh karena itu peningkatan respirasi dapat disebabkan oleh perubahan lingkungan yang luar biasa Hal ini bisa tidak mencerminkan keadaan aktivitas mikroba dalam keadaan lapang cara steady-stato telah digunakan untuk mempelajari
dekomposisi bahan organik dalam penelitian potensi aktivitas mikroba dalam tanah dan dalam perekembangan penelitian (Iswandi 1989)
Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi dan aktifitas mikroba tanah Metode respirasi tanah masih sering digunakan karena cukup peka konsisten sederhana dan tidak memerlukan alat yang canggih dan mahal Pengukuran respirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia Laju respirasi maksimum biasanya terjadi setelah beberapa hari atau beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
CO2 yang Dilepaskan Akar Tanaman
Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang di dalamnya terdapat akar tanaman dan berbagai macam mikroorganisme Mikroorganisme dalam tanah biasanya terkonsentrasi pada daerah sekitar perakaran karena akar mengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan eksudat Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalam penyerapan unsur hara yang terjadi di rizosfer Interaksi yang terjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-beda sehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikan harus dilakukan pada kondisi yang tepat Aktivitas mikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasi dan biomassa karbon mikroorganisme (C-organik) tanah (Annisa 2008)
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2 Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik
dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi asam amino untuk protein nukleotida untuk asam nukleat dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak sterol karotenoid pigmen flavonoid seperti antosianin dan senyawa aromatik tertentu lainnya seperti lignin
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
mencakup jenis-jenis Nocardia Streptomyces dan Micromonospora Organisme ini yang menyebabkan bau khas tanah Actinomycetes berperan menambah kesuburan tanah dengan mengurai senyawa-senyawa kompleks dan mampu membentuk senyawa antibiotik namun jumlahnya sedikit Antibiotik ini terdapat di sekitar sel-sel Actinomycetes saja Sedangkan Cyanobacteria berperan dalam transformasi batu-batuan menjadi tanah dan asam-asam yang terbentuk dalam proses metabolisme dapat melarutkan mineral-mineral bebatuan
Fungi berjumlah antara ratusan sampai ribuan per gram tanah Fungi berperan dalam meningkatkan struktur fisik tanah dan dekomposisi bahan-bahan organik kompleks dari jaringan tumbuhan seperti selulosa lignin dan pektin Contohnya Penicillium Mucor Rhizopus Fusarium Cladosporium Aspergillus dan Trichomonas Populasi alga lebih sedikit dibanding fungi dan bakteri Alga berperan dalam mengakumulasi bahan-bahan organik akibat aktivitas fotosintetik dan bila berasosiasi dengan fungi akan merombak bebatuan menjadi tanah Misalnya Chlorophyta (alga hijau) dan Chrysophyta (diatom) Rhizosfer merupakan tempat pertemuan antara tanah dengan akar tumbuhan Jumlah mikrobia di daerah perakaran lebih banyak dibanding tanah yang tidak terdapat perakaran karena di daerah perakaran terdapat nutrien-nutrien seperti asam amino dan vitamin yang disekresikan oleh jaringan akar
Tanah dapat menyuburkan dirinya sendiri karena keberadaan mikroba tanah Ungkapan ini tidak berlebihan apabila kita mengamati kehidupan mikroba di dalam tanah yang bermanfaat memperbaiki kesuburan tanah Saat ini sudah dikenali sekitar dua juta mikroba tanah Dari sekian mikroba yang ditemukan ada yang memiliki aktivitas pendukung kesuburan tanaman -- sebagai pelarut P pengikat N bebas penghasil faktor tumbuh perombak bahan organik Juga ada mikroba yang menghasilkan biopestisida perombak bahan kimia agro (pestisida) mikroba resisten logam berat (pengakumulasi dan pereduksi) mikroba perombak sianida dan mikroba agen denitrifikasi-nitrifikasi
Tanah adalah habitat yang sangat kaya akan keragaman mikroorganisme seperti bakteri aktinomicetes fungi protozoa alga dan virus Tanah-tanah pertanian yang subur mengandung lebih dari 100 juta mikroba per gram tanah Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroba-mikroba tersebut Sebagian besar mikroba tanah memiliki peranan yang menguntungan bagi pertanian Mikroba tanah antara lain berperan dalam mendegradasi limbah-limbah organik pertanian re-cycling hara tanaman fiksasi biologis
nitrogen dari udara pelarutan fosfat merangsang pertumbuhan tanaman biokontrol patogen tanaman membantu penyerapan unsur hara tanaman dan membentuk simbiosis menguntungan
Tiga unsur hara esensial bagi tanaman yaitu Nitrogen (N) fosfat (P) dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitas mikroba tanah Hara N sebenarnya tersedia melimpah di udara Kurang lebih 74 kandungan udara adalah N Namun N udara tidak dapat langsung diserap oleh tanaman Tidak ada satupun tanaman yang dapat menyerap N dari udara N harus difiksasiditambat oleh mikroba tanah dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dengan tanaman dan ada pula yang hidup bebas di sekitar perakaran tanaman
Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaan unsur hara tanaman adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K) Tanah-tanah yang lama diberi pupuk superfosfat (TSPSP 36) umumnya kandungan P-nya cukup tinggi (jenuh) Namun hara P ini sedikittidak tersedia bagi tanaman karena terikat pada mineral liat tanah yang sukar larut Di sinilah peranan mikroba pelarut P Mikroba ini akan melepaskan ikatan P dari mineral liat tanah dan menyediakannya bagi tanaman Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P antara lain Aspergillus sp Penicillium sp Zerowilia lipolitika Pseudomonas sp Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P umumnya juga berkemampuan tinggi dalam melarutkan K
Beberapa mikroba tanah juga mampu menghasilkan hormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserap oleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat atau lebih besar Kelompok mikroba yang mampu menghasilkan hormon tanaman antara lain Pseudomonas sp dan Azotobacter sp
Mikroba-mikroba tanah yang bermanfaat untuk melarutkan unsur hara membantu penyerapan unsur hara maupun merangsang pertumbuhan tanaman diformulasikan dalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagai biofertilizer untuk pertanian
Hasil-hasil temuan bioteknologi terbaru mikroba antagonis seperti penyakit tular tanah dapat diubah secara alamiah menjadi mikroba yang mempunyai kemampuan menyediakan unsurunsur hara bagi tanaman dan melawan penyakit karena berperan sebagai produser antibiotik alias dokter tanaman untuk penyakit tular tanah Mikroba tersebut diperoleh dengan cara isolasi dari alam yang kemudian
diperbanyak di laboratorium dan kemudian dapat dipakai sebagai bahan pupuk hayati
Misalnya Trichoderma dan Gliocladium kedua mikroba ini berperan pentiong dalam ketersediaan nutrisi tanaman dalam tanah Bio-aktifator yang berisi mikroba Trichoderma dan Gliocladium sangat bermanfaat bagi tanaman khususnya dalam proses
1 Mempercepat pematangan pupuk kandang dan meningkatkan kesuburan tanah
2 Meningkatkan ketegaran bibit tanaman3 Meningkatkan ketahanan tanaman terhadap
serangan penyakit layu (Fusarium sp) dan layu bakteri (pseukdomonas sp) serta penyakit busuk daun (Phytophthora sp) terutama pada tanaman tomat cabai kubis dan kentang
4 Mencegah terjadinya serangan penyakit rebah kecambah (Pythium sp) dan Rhizoctonia dan akar gada (Plasmodiophora sp) pada pesemaian
Fungsi Ekosistem Tanah
Respirasi Tanah
Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan (1) Jumlah CO2 yang dihasilkan dan (2) Jumlah O2 yang digunakan oleh mikroba tanah Pengukuran respirasi ini berkorelasi baik dengan peubah kesuburan tanah yang berkaitar dengan aktifitas mikroba seperti (1) Kandungan bahan organic (2) Transformasi N atau P (3) Hasil antara (4) pH dan (5) Rata-rata jumlah mikroorganisme (Andre 2010)
Respirasi tanah merupakan suatu proses yang terjadi karena adanya kehidupan mikrobia yang melakukan aktifitas hidup dan berkembang biak dalam suatu masa tanah Mikrobia dalam setiap aktifitasnya membutuhkan O2 atau mengeluarkan CO2 yang dijadikan dasar untuk pengukuran respirasi tanah Laju respirasi maksimum terjadi setelah beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia dalam tanah karena banyaknya populasi mikrobia mempengaruhi keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah (Ragil 2009)
Adapun cara penetapan tanah di laboratorium lebih disukai Prosedur di laboratorium meliputi penetapan pemakaian O2 atau jumlah CO2 yang dihasilkan dari sejumlah contoh tanah yang diinkubasi dalam keadaan yang diatur di laboratorium Dua macam inkubasi di laboratorium adalah 1) Inkubasi dalam keadaan yang stabil (steady-stato) 2) Keadaan yang berfluktuasi Untuk keadaan yang stabil kadar air temperatur kecepatan aerasi dan pengaturan ruangan harus dilakukan dengan sebaik mungkin
Peningkatan respirasi terjadi bila ada pembasahan dan pengeringan fluktuasi aerasi tanah selama inkubasi Oleh karena itu peningkatan respirasi dapat disebabkan oleh perubahan lingkungan yang luar biasa Hal ini bisa tidak mencerminkan keadaan aktivitas mikroba dalam keadaan lapang cara steady-stato telah digunakan untuk mempelajari
dekomposisi bahan organik dalam penelitian potensi aktivitas mikroba dalam tanah dan dalam perekembangan penelitian (Iswandi 1989)
Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi dan aktifitas mikroba tanah Metode respirasi tanah masih sering digunakan karena cukup peka konsisten sederhana dan tidak memerlukan alat yang canggih dan mahal Pengukuran respirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia Laju respirasi maksimum biasanya terjadi setelah beberapa hari atau beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
CO2 yang Dilepaskan Akar Tanaman
Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang di dalamnya terdapat akar tanaman dan berbagai macam mikroorganisme Mikroorganisme dalam tanah biasanya terkonsentrasi pada daerah sekitar perakaran karena akar mengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan eksudat Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalam penyerapan unsur hara yang terjadi di rizosfer Interaksi yang terjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-beda sehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikan harus dilakukan pada kondisi yang tepat Aktivitas mikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasi dan biomassa karbon mikroorganisme (C-organik) tanah (Annisa 2008)
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2 Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik
dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi asam amino untuk protein nukleotida untuk asam nukleat dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak sterol karotenoid pigmen flavonoid seperti antosianin dan senyawa aromatik tertentu lainnya seperti lignin
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
nitrogen dari udara pelarutan fosfat merangsang pertumbuhan tanaman biokontrol patogen tanaman membantu penyerapan unsur hara tanaman dan membentuk simbiosis menguntungan
Tiga unsur hara esensial bagi tanaman yaitu Nitrogen (N) fosfat (P) dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitas mikroba tanah Hara N sebenarnya tersedia melimpah di udara Kurang lebih 74 kandungan udara adalah N Namun N udara tidak dapat langsung diserap oleh tanaman Tidak ada satupun tanaman yang dapat menyerap N dari udara N harus difiksasiditambat oleh mikroba tanah dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dengan tanaman dan ada pula yang hidup bebas di sekitar perakaran tanaman
Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaan unsur hara tanaman adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K) Tanah-tanah yang lama diberi pupuk superfosfat (TSPSP 36) umumnya kandungan P-nya cukup tinggi (jenuh) Namun hara P ini sedikittidak tersedia bagi tanaman karena terikat pada mineral liat tanah yang sukar larut Di sinilah peranan mikroba pelarut P Mikroba ini akan melepaskan ikatan P dari mineral liat tanah dan menyediakannya bagi tanaman Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P antara lain Aspergillus sp Penicillium sp Zerowilia lipolitika Pseudomonas sp Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P umumnya juga berkemampuan tinggi dalam melarutkan K
Beberapa mikroba tanah juga mampu menghasilkan hormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserap oleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat atau lebih besar Kelompok mikroba yang mampu menghasilkan hormon tanaman antara lain Pseudomonas sp dan Azotobacter sp
Mikroba-mikroba tanah yang bermanfaat untuk melarutkan unsur hara membantu penyerapan unsur hara maupun merangsang pertumbuhan tanaman diformulasikan dalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagai biofertilizer untuk pertanian
Hasil-hasil temuan bioteknologi terbaru mikroba antagonis seperti penyakit tular tanah dapat diubah secara alamiah menjadi mikroba yang mempunyai kemampuan menyediakan unsurunsur hara bagi tanaman dan melawan penyakit karena berperan sebagai produser antibiotik alias dokter tanaman untuk penyakit tular tanah Mikroba tersebut diperoleh dengan cara isolasi dari alam yang kemudian
diperbanyak di laboratorium dan kemudian dapat dipakai sebagai bahan pupuk hayati
Misalnya Trichoderma dan Gliocladium kedua mikroba ini berperan pentiong dalam ketersediaan nutrisi tanaman dalam tanah Bio-aktifator yang berisi mikroba Trichoderma dan Gliocladium sangat bermanfaat bagi tanaman khususnya dalam proses
1 Mempercepat pematangan pupuk kandang dan meningkatkan kesuburan tanah
2 Meningkatkan ketegaran bibit tanaman3 Meningkatkan ketahanan tanaman terhadap
serangan penyakit layu (Fusarium sp) dan layu bakteri (pseukdomonas sp) serta penyakit busuk daun (Phytophthora sp) terutama pada tanaman tomat cabai kubis dan kentang
4 Mencegah terjadinya serangan penyakit rebah kecambah (Pythium sp) dan Rhizoctonia dan akar gada (Plasmodiophora sp) pada pesemaian
Fungsi Ekosistem Tanah
Respirasi Tanah
Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan (1) Jumlah CO2 yang dihasilkan dan (2) Jumlah O2 yang digunakan oleh mikroba tanah Pengukuran respirasi ini berkorelasi baik dengan peubah kesuburan tanah yang berkaitar dengan aktifitas mikroba seperti (1) Kandungan bahan organic (2) Transformasi N atau P (3) Hasil antara (4) pH dan (5) Rata-rata jumlah mikroorganisme (Andre 2010)
Respirasi tanah merupakan suatu proses yang terjadi karena adanya kehidupan mikrobia yang melakukan aktifitas hidup dan berkembang biak dalam suatu masa tanah Mikrobia dalam setiap aktifitasnya membutuhkan O2 atau mengeluarkan CO2 yang dijadikan dasar untuk pengukuran respirasi tanah Laju respirasi maksimum terjadi setelah beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia dalam tanah karena banyaknya populasi mikrobia mempengaruhi keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah (Ragil 2009)
Adapun cara penetapan tanah di laboratorium lebih disukai Prosedur di laboratorium meliputi penetapan pemakaian O2 atau jumlah CO2 yang dihasilkan dari sejumlah contoh tanah yang diinkubasi dalam keadaan yang diatur di laboratorium Dua macam inkubasi di laboratorium adalah 1) Inkubasi dalam keadaan yang stabil (steady-stato) 2) Keadaan yang berfluktuasi Untuk keadaan yang stabil kadar air temperatur kecepatan aerasi dan pengaturan ruangan harus dilakukan dengan sebaik mungkin
Peningkatan respirasi terjadi bila ada pembasahan dan pengeringan fluktuasi aerasi tanah selama inkubasi Oleh karena itu peningkatan respirasi dapat disebabkan oleh perubahan lingkungan yang luar biasa Hal ini bisa tidak mencerminkan keadaan aktivitas mikroba dalam keadaan lapang cara steady-stato telah digunakan untuk mempelajari
dekomposisi bahan organik dalam penelitian potensi aktivitas mikroba dalam tanah dan dalam perekembangan penelitian (Iswandi 1989)
Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi dan aktifitas mikroba tanah Metode respirasi tanah masih sering digunakan karena cukup peka konsisten sederhana dan tidak memerlukan alat yang canggih dan mahal Pengukuran respirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia Laju respirasi maksimum biasanya terjadi setelah beberapa hari atau beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
CO2 yang Dilepaskan Akar Tanaman
Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang di dalamnya terdapat akar tanaman dan berbagai macam mikroorganisme Mikroorganisme dalam tanah biasanya terkonsentrasi pada daerah sekitar perakaran karena akar mengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan eksudat Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalam penyerapan unsur hara yang terjadi di rizosfer Interaksi yang terjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-beda sehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikan harus dilakukan pada kondisi yang tepat Aktivitas mikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasi dan biomassa karbon mikroorganisme (C-organik) tanah (Annisa 2008)
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2 Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik
dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi asam amino untuk protein nukleotida untuk asam nukleat dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak sterol karotenoid pigmen flavonoid seperti antosianin dan senyawa aromatik tertentu lainnya seperti lignin
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
diperbanyak di laboratorium dan kemudian dapat dipakai sebagai bahan pupuk hayati
Misalnya Trichoderma dan Gliocladium kedua mikroba ini berperan pentiong dalam ketersediaan nutrisi tanaman dalam tanah Bio-aktifator yang berisi mikroba Trichoderma dan Gliocladium sangat bermanfaat bagi tanaman khususnya dalam proses
1 Mempercepat pematangan pupuk kandang dan meningkatkan kesuburan tanah
2 Meningkatkan ketegaran bibit tanaman3 Meningkatkan ketahanan tanaman terhadap
serangan penyakit layu (Fusarium sp) dan layu bakteri (pseukdomonas sp) serta penyakit busuk daun (Phytophthora sp) terutama pada tanaman tomat cabai kubis dan kentang
4 Mencegah terjadinya serangan penyakit rebah kecambah (Pythium sp) dan Rhizoctonia dan akar gada (Plasmodiophora sp) pada pesemaian
Fungsi Ekosistem Tanah
Respirasi Tanah
Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan (1) Jumlah CO2 yang dihasilkan dan (2) Jumlah O2 yang digunakan oleh mikroba tanah Pengukuran respirasi ini berkorelasi baik dengan peubah kesuburan tanah yang berkaitar dengan aktifitas mikroba seperti (1) Kandungan bahan organic (2) Transformasi N atau P (3) Hasil antara (4) pH dan (5) Rata-rata jumlah mikroorganisme (Andre 2010)
Respirasi tanah merupakan suatu proses yang terjadi karena adanya kehidupan mikrobia yang melakukan aktifitas hidup dan berkembang biak dalam suatu masa tanah Mikrobia dalam setiap aktifitasnya membutuhkan O2 atau mengeluarkan CO2 yang dijadikan dasar untuk pengukuran respirasi tanah Laju respirasi maksimum terjadi setelah beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia dalam tanah karena banyaknya populasi mikrobia mempengaruhi keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah (Ragil 2009)
Adapun cara penetapan tanah di laboratorium lebih disukai Prosedur di laboratorium meliputi penetapan pemakaian O2 atau jumlah CO2 yang dihasilkan dari sejumlah contoh tanah yang diinkubasi dalam keadaan yang diatur di laboratorium Dua macam inkubasi di laboratorium adalah 1) Inkubasi dalam keadaan yang stabil (steady-stato) 2) Keadaan yang berfluktuasi Untuk keadaan yang stabil kadar air temperatur kecepatan aerasi dan pengaturan ruangan harus dilakukan dengan sebaik mungkin
Peningkatan respirasi terjadi bila ada pembasahan dan pengeringan fluktuasi aerasi tanah selama inkubasi Oleh karena itu peningkatan respirasi dapat disebabkan oleh perubahan lingkungan yang luar biasa Hal ini bisa tidak mencerminkan keadaan aktivitas mikroba dalam keadaan lapang cara steady-stato telah digunakan untuk mempelajari
dekomposisi bahan organik dalam penelitian potensi aktivitas mikroba dalam tanah dan dalam perekembangan penelitian (Iswandi 1989)
Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi dan aktifitas mikroba tanah Metode respirasi tanah masih sering digunakan karena cukup peka konsisten sederhana dan tidak memerlukan alat yang canggih dan mahal Pengukuran respirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia Laju respirasi maksimum biasanya terjadi setelah beberapa hari atau beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
CO2 yang Dilepaskan Akar Tanaman
Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang di dalamnya terdapat akar tanaman dan berbagai macam mikroorganisme Mikroorganisme dalam tanah biasanya terkonsentrasi pada daerah sekitar perakaran karena akar mengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan eksudat Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalam penyerapan unsur hara yang terjadi di rizosfer Interaksi yang terjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-beda sehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikan harus dilakukan pada kondisi yang tepat Aktivitas mikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasi dan biomassa karbon mikroorganisme (C-organik) tanah (Annisa 2008)
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2 Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik
dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi asam amino untuk protein nukleotida untuk asam nukleat dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak sterol karotenoid pigmen flavonoid seperti antosianin dan senyawa aromatik tertentu lainnya seperti lignin
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Fungsi Ekosistem Tanah
Respirasi Tanah
Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan (1) Jumlah CO2 yang dihasilkan dan (2) Jumlah O2 yang digunakan oleh mikroba tanah Pengukuran respirasi ini berkorelasi baik dengan peubah kesuburan tanah yang berkaitar dengan aktifitas mikroba seperti (1) Kandungan bahan organic (2) Transformasi N atau P (3) Hasil antara (4) pH dan (5) Rata-rata jumlah mikroorganisme (Andre 2010)
Respirasi tanah merupakan suatu proses yang terjadi karena adanya kehidupan mikrobia yang melakukan aktifitas hidup dan berkembang biak dalam suatu masa tanah Mikrobia dalam setiap aktifitasnya membutuhkan O2 atau mengeluarkan CO2 yang dijadikan dasar untuk pengukuran respirasi tanah Laju respirasi maksimum terjadi setelah beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia dalam tanah karena banyaknya populasi mikrobia mempengaruhi keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah (Ragil 2009)
Adapun cara penetapan tanah di laboratorium lebih disukai Prosedur di laboratorium meliputi penetapan pemakaian O2 atau jumlah CO2 yang dihasilkan dari sejumlah contoh tanah yang diinkubasi dalam keadaan yang diatur di laboratorium Dua macam inkubasi di laboratorium adalah 1) Inkubasi dalam keadaan yang stabil (steady-stato) 2) Keadaan yang berfluktuasi Untuk keadaan yang stabil kadar air temperatur kecepatan aerasi dan pengaturan ruangan harus dilakukan dengan sebaik mungkin
Peningkatan respirasi terjadi bila ada pembasahan dan pengeringan fluktuasi aerasi tanah selama inkubasi Oleh karena itu peningkatan respirasi dapat disebabkan oleh perubahan lingkungan yang luar biasa Hal ini bisa tidak mencerminkan keadaan aktivitas mikroba dalam keadaan lapang cara steady-stato telah digunakan untuk mempelajari
dekomposisi bahan organik dalam penelitian potensi aktivitas mikroba dalam tanah dan dalam perekembangan penelitian (Iswandi 1989)
Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi dan aktifitas mikroba tanah Metode respirasi tanah masih sering digunakan karena cukup peka konsisten sederhana dan tidak memerlukan alat yang canggih dan mahal Pengukuran respirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia Laju respirasi maksimum biasanya terjadi setelah beberapa hari atau beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
CO2 yang Dilepaskan Akar Tanaman
Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang di dalamnya terdapat akar tanaman dan berbagai macam mikroorganisme Mikroorganisme dalam tanah biasanya terkonsentrasi pada daerah sekitar perakaran karena akar mengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan eksudat Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalam penyerapan unsur hara yang terjadi di rizosfer Interaksi yang terjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-beda sehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikan harus dilakukan pada kondisi yang tepat Aktivitas mikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasi dan biomassa karbon mikroorganisme (C-organik) tanah (Annisa 2008)
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2 Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik
dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi asam amino untuk protein nukleotida untuk asam nukleat dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak sterol karotenoid pigmen flavonoid seperti antosianin dan senyawa aromatik tertentu lainnya seperti lignin
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
dekomposisi bahan organik dalam penelitian potensi aktivitas mikroba dalam tanah dan dalam perekembangan penelitian (Iswandi 1989)
Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi dan aktifitas mikroba tanah Metode respirasi tanah masih sering digunakan karena cukup peka konsisten sederhana dan tidak memerlukan alat yang canggih dan mahal Pengukuran respirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia Laju respirasi maksimum biasanya terjadi setelah beberapa hari atau beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah tipe atau perkembangan mikrobia tanah Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah transformasi N hasil antara pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi 1989)
CO2 yang Dilepaskan Akar Tanaman
Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang di dalamnya terdapat akar tanaman dan berbagai macam mikroorganisme Mikroorganisme dalam tanah biasanya terkonsentrasi pada daerah sekitar perakaran karena akar mengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan eksudat Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalam penyerapan unsur hara yang terjadi di rizosfer Interaksi yang terjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-beda sehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikan harus dilakukan pada kondisi yang tepat Aktivitas mikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasi dan biomassa karbon mikroorganisme (C-organik) tanah (Annisa 2008)
Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang membutuhkan O2 sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung tanpa membutuhkan O2 Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan Manfaat tersebut terlihat dalam proses respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik
dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi asam amino untuk protein nukleotida untuk asam nukleat dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak sterol karotenoid pigmen flavonoid seperti antosianin dan senyawa aromatik tertentu lainnya seperti lignin
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi asam amino untuk protein nukleotida untuk asam nukleat dan prazat karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom) lemak sterol karotenoid pigmen flavonoid seperti antosianin dan senyawa aromatik tertentu lainnya seperti lignin
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Primary Production Processes in Soils Roots and Rhizosphere Associates
Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanah yang secara langsung dipengaruhi sekresi akar dan mikroba tanah yang berhubungan dengannya Tanah yang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut dengan istilah ldquobulk soilrdquo The rhizosphere contains many bacteria that feed on sloughed-off plant cells termed rhizodeposition and the proteins and sugars released by roots Protozoa and nematodes that graze on bacteria are also more abundant in the rhizosphere Thus much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots
Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber httpheartspringnetimagesrhizosphere_micro_organis
msjpg diunduh 2662011)
Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanya adalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah Selain itu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
organic dan anorganik ke lingkungan akar Perubahan sifat kimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar ini dan produk mikroba yang terkait merupakan factor penting yang mempengaruhi populasi mikroba ketersediaan hara kelarutan unsur toksik dalam rizosfir dan dengan demikian mempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengankondisi kimia tanah yang buruk
Deposisi senyawa organic rizosfir termasuk lysates yang dibebaskan oleh autolysis sel dan jaringan yang mati eksudat akar yang dilepaskan sevara pasif (difusat) atau secara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup
Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diunduh 2662011
Root exudates detected in higher plants
Kelompok senyawa
Komponen tunggalnya
Sugars Arabinose glucose fructose galactose maltose raffinose rhamnose ribose sucrose xylose
Amino acids and amides
all 20 proteinogenic amino acids aminobutyric acid homoserine cysrathionine mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid deoxy-mugineic acid hydroxymugineic acid epi-hydroxymugineic acid avenic acid distichonic acid A)
Aliphatic acids
Formic acetic butyric popionic malic citric isocitric oxalic fumaric malonic succinic maleic tartaric
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
oxaloacetic pyruvic oxoglutaric maleic glycolic shikimic cis-aconitic trans-aconitic valeric gluconic
Aromatic acids
p-hydroxybenzoic caffeic p-coumaric ferulic gallic gentisic protocatechuic salicylic sinapic syringic
Miscellaneous phenolics
Flavonols flavones flavanones anthocyanins isoflavonoids
Fatty acids Linoleic linolenic oleic palmitic stearicSterols Campestrol cholesterol sitosterol stigmasterolEnzymes Amylase invertase cellobiase desoxyruibonuclease
ribonuclease acid phosphatase phytase pyrophosphatase apyrase peroxidase protease
Micellaneous Vitamins plant growth regulators (auxins cytokinins gibberellins) alkyl sulphides ethanol H+K+ Nitrate Phosphate HCO3
Sumber J Rioval and ADHanson 1993 Evidence for a large and sustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members of the halophytic genus Limonium Plant Physiol 101 553
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Peranan eksudat akar sebagai lsquosignaling moleculesrsquo untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber phytohormone
bagi bakteri tanah (Marschner 1995) (Sumber httpedugriggbrotherscomuploads1Rootgraphic_Page_1jp
g hellip diunduh 2762011)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemh
eldNeumannRoemheld2pdf diuinduh 2662011
Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion and detoxification at the root apexA Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH lt 50B Al-induced stimulation of carboxylate exudation via anion channels
charge-balanced by concomitant release of K+C Formation of Al-carboxylate complexes in the apoplasm restricted
root uptake and lower toxicity of complexed AlD Al complexation in the mucilage layer (polygalacturonates) and with
Al-binding polypeptides Increased accumulation of Al-chelating carboxylates in the mucilage layer due to limited diffusion
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Proposed role of organic acid metabolism (citrate) in genotypcal differences of rice in adaptation to high levels of soil bicarbonate and
low Zn availability (H Marschner Mechanisms of manganese acquisition by roots from soils In R Graham RJ Hannam and NC Uren (eds pp 191 Manganese in soils and plants Kluwer Academic
Publishers Norwell Mass USA (1988))
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn Mn Cu) dalam rizosfer tanaman gramine
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)Model for root-induced mobilization of iron and other micronutrients (Zn Mn Cu) in the rhizosphere of graminaceous (strategy II) plants (Marschner 1995) Enhanced biosynthesis of mugineic acids (phytosiderophores PS) in the root tissue
A Biosynthesis of PSB Exudation of PS anions by vesicle transport or via anion
channels charge-balanced by concomitant release of K+C PS-induced mobilization of FeIII (MnII ZnII CuII) in the
rhizosphere by ligand exchangeD Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the
plasma membraneE Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID)
with PS in the rhizosphereF Alternative uptake of microelements mobilized by PS after
chelate splitting
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosfer
Sumber httpwww-mykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology and rhizosphere chemistry associated with Fe acquisition in strategy I plants (Marschner 1995)A Stimulation of proton extrusion by enhanced activity of the
plasmalemma ATPase --- FeIII solubilization in the rhizosphereB Enhanced exudation of reductants and chelators (carboxylates
phenolics) mediated by diffusion or anion channels --- Fe solubilization by FeIII complexation and FeIII reduction
C Enhanced activity of plasma membrane (PM)-bound FeIII reductase further stimulated by rhizosphere acidification (A) Reduction of FeIII chelates liberation of FeII
D Uptake of FeII by a PM-bound FeII transporter
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P
Sumber httpwww-ykopatsluseNewwebsitekurserSUMMER05
READINGRoemheldNeumannRoemheld2pdf hellip diunduh 2762011)
Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associated with the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin Solid lines indicate stimulation and dotted lines inhibition of biochemical reaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency SS = Sucrose synthase FK = Fructokinase PGM = Phosphoglucomutase PEP = Phosphoenolpyruvate PEPC = PEP-carboxylase MDH = Malate dehydrogenase ME = Malic enzyme CS = Citrate synthase PDC = Pyruvate decarboxylase ALDH = alcohol dehydrogenase E-4-P = Erythrose-4-phosphate DAHP = Dihydroxyacetonephosphate APase = Acid phosphatase
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Secondary ProductionActivities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Secondary Production Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--The Soil Fauna
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Dekomposisi dan Siklus Hara
Dekomposisi bahan organik
Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik dan
macam-macam bahan organik penyusun sel hidup
Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrof
menghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganik
menjadi C-organik Metabolisme respirasi dan fermentasi
mikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer
Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik pada
dasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untuk
memperoleh energi
Pada proses peruraian bahan organik dalam tanah
ditemukan beberapa tahap proses Hewan-hewan tanah
termasuk cacing tanah memegang peranan penting pada
penghancuran bahan organik pada tahap awal proses Bahan
organik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik atau
dipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil
Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba Ensim-ensim
yang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secara
kimia hal ini ditandai pada bahan organik yang sedang
mengalami proses peruraian maka kandungan zat organic
yang mudah terurai akan menurun dengan cepat
Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen dari
bobot kering tanaman dan binatang Apabila bahan tersebut
dirombak oleh mikroba O2 akan digunakan untuk mengoksidasi
senyawa organik dan akan dibebaskan CO2 Selama proses
peruraian mikroba akan mengasimilasi sebagian C N P S
dan unsur lain untuk sintesis sel jumlahnya berkisar antara
10-70 tergantung kepada sifat-sifat tanah dan jenis-jenis
mikroba yang aktif Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N
(nisbah CN=10) untuk membentuk plasma sel Dengan
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalam
keadaan aerobik hanya 60-80 dari seluruh kandungan
karbon yang ada Hasil perombakan mikroba proses aerobik
meliputi CO2 NH4 NO3 SO4 H2PO4 Pada proses anaerobik
dihasilkan asam-asam organik CH4 CO2 NH3 H2S dan zat-
zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna serta
akan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humus
sebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil Secara total
reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +
energi
Bahan organik
Hubungan Antara Air Tanah Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah
Untuk hidupnya manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya begitu pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia Sementara itu kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air mineral batu pasir tanah udara dan sebagainya Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung Hubungan secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri dan saling terkait Sebagai contoh mikroorganisme pendekomposisi sampah Jika mikroorganisme tersebut tidak ada siklus berbagai unsur di alam akan terhambat dan akhirnya akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem
Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
terutama para dekomposer Berbagai jenis kumbang tanah lipan kaki seribu cacing tanah kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer geosfer hidrosfer dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)) lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati) dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) Pergerakan tahuan karbon pertukaran karbon antar reservoir terjadi karena proses-proses kimia fisika geologi dan biologi yang bermaca-macam Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer
Siklus karbon di alam (Sumber httpwwwrscorgEducationTeachersResourcesjeseioceansfig1gif hellip diunduh 2562011)
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Dinamika reaksi karbon dalam tanah
Perombakan bahan organic tanah (Sumber httpwwwsoilswisceducoursesSS325somgif hellip diunduh
2562011)
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah (Sumber httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg
hellip diunduh 2662011)
Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat (Sumber
httpwwwagnetorgimageslibrarybc53003f4jpg hellip diunduh 2662011)
Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber httpwwwnew-
agmsueduPortals0imagesNANimages067-26CarmenFig1gif diunduh 2562011)
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbonSumber
httpsaretifasufledupublicationsbsbcchap4htm diunduh 2562011)
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis Beberapa proses penting pada siklus nitrogen antara lain fiksasi nitrogen mineralisasi nitrifikasi denitrifikasi Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika seperti terjadinya kilat Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi Walaupun demikian sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain Oleh sebab itu reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen
Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat Di dalam tubuh makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru atau senyawa lainnya Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme sehingga istilah nukleotida esensial kurang tepat Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina asam aspartat dan glisina layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa
Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing lengkap dengan perangkat enzimatiknya
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80 dari udara Nitrogen bebas dapat ditambatdifiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat petir Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ion nitrit (N02- ) dan ion nitrat (N03- )
Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain misalnya Marsiella crenata Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung yakni Azotobacter sp yang bersifat aerob dan Clostridium sp yang bersifat anaerob Nostoc sp dan Anabaena sp (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan nitrat diubah menjadi amonia kembali dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
SIklus nitrogen di alam (Sumber httpsoilcarboncenterk-stateedunewsletters11_30_07_filesimage004jpg diunduh
2562011)
Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba
Unsur N adalah komponen utama protoplasma
terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi Bahan
yang mengandung N dapat mengalami amonifikasi nitrifikasi
dan denitrifikasi tergantung bentuk senyawa-N dan
lingkungannya
Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alam
semuanya dilakukan oleh mikroba Secara termodinamik N2
gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang Jumlah N
terbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumber
utama N Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukan
energi yang besar berarti penggunaan N2 adalah proses yang
memerlukan energi besar Hanya sejumlah kecil jasad yang
dapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2
yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
bentuk amonia dan nitrat Oleh karena N2 gas merupakan
sumber utama N maka penambatan N2 secara ekologis sangat
penting
Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dari
atmosfer ke dalam tanah Sebagian gas N berupa oksida
(N2O) dan sebagian lain berbentuk gas NH3 Pemindahan
antara tanah dan air terutama sebagai N-organik ion
ammonium dan ion nitrat
a Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah
Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik
nonsimbiotik dan kimia Nitrogenase adalah ensim utama
dalam penambatan N2 udara secara biologis Ensim ini
mempunyai dua macam protein yang satu mengandung Mo
dan Fe dan yang lain mengandung Fe Ensim ini sangat sensitif
terhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangat
rendah Selain itu juga diperlukan ATP feredoksin pereduksi
dan mungkin sitokrom dan koensim Reaksinya adalah sebagai
berikut
N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal)
Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif
Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yang
selanjutnya disusun menjadi protein Dalam lingkungan tanah
penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium
(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum) Jumlah N2
yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada oleh
jasad nonsimbiotik Bakteri Rhizobium yang bersimbiosis
dengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambat
lebih dari 300 kg Nhath sedang penambat N yang hidup
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
bebas Azotobacter hanya mampu menambat 05-25 kg
Nhath
Selain Azotobacter bakteri lain yang dapat menambat
N2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia Chromatium Rhodopseudomonas Rhodospirillum Rhodomicrobium Chlorobium Chloropseudomonas Desulfovibrio Desulfotomaculum Klebsiella Bacillus Clostridium
Azospirillum Pseudomonas Vibrio Thiobacillus dan
Methanobacillus Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasad
non-simbiotik kecil tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanah
tersebar luas sehingga peranannya penting
Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter dan
Azospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalam
tanah di luar daerah perakaran Hal ini disebabkan karena
adanya bahan organik dari eksudat akar
Pada lingkungan tanah tergenang sianobakteria seperti
Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting
dalam menambat N2 udara Sebagian sianobakteria
membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang
sensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2
(lingkungan aerobik) Sianobakteria pada tanah sawah yang
ditanami padi dalam keadaan optimum dapat menambat 100-
150 kg Nhatahun Sianobakteria penambat nitrogen dapat
hidup bersimbiosis dengan jasad lain seperti dengan jamur
pada lumut kerak (Lichenes) dengan tanaman air Azolla
misalnya Anabaena azollae
b Amonifikasi
Berbagai tanaman binatang dan mikroba dapat
melakukan proses amonifikasi Amonifikasi adalah proses yang
mengubah N-organik menjadi N-ammonia Bentuk senyawa N
dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar
terdapat dalam bentuk amino penyusun protein Senyawa N
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
organik yang lain adalah khitin peptidoglikan asam nukleat
selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat
dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea
Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada
prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba
Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran
ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan
asam amino Selanjutnya tergantung macam asam aminonya
dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino
akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil
akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut
protease deaminasi
PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------
NH33
Urea yang mengalami proses amonifikasi akan
terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh
mikroba tanah Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan
mengalami proses amonifikasi sebagai berikut
urease
CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2
Dalam keadaan asam dan netral amonia berada
sebagai ion amonium Sebagian amonia hasil amonifikasi
dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer sehingga lepas dari
sistem tanah Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer
dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia sehingga
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air
hujan Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba
selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain
Di dalam sel ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin
sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan
asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino
c Nitrifikasi
Dalam proses nitrifikasi ammonia (NH3) atau ion NH4+
dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagai
berikut
NH4+ + 15 H2O --------------- NO2- + 2 H+ + H2O (Δ G =
-66 Kkal)
NO2- + 05 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal)
Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof yang
menggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentuk
CO2 Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy ini
dilakukan oleh jasad yang berbeda tetapi reaksinya
berlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasi
NO2- Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+ sehingga ada
kemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan
Di dalam tanah genus utama pengoksidasi ammonia
menjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominan
menghasilkan nitrat adalah Nitrobacter Mikroba lain yang
mampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalah
Nitrospira Nitrosococcus dan Nitrosolobus Selain Nitrobacter
mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalah
Nitrospira dan Nitrococcus Bakteri tanah yang mengoksidasi
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifat
khemoautotrofik
Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa
anorganik sebagai satu-satunya sumber energi dan
menggunakan CO2 sebagai sumber karbon Selain itu terdapat
mikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperan
dalam proses nitrifikasi
d Reduksi Nitrat (Denitrifikasi)
Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik oleh
mikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba heterotrof termasuk bakteri jamur dan algae dapat
mereduksi nitrat Proses ini menggunakan sistem ensim nitrat
dan nitrit reduktase membentuk ammonia yang kemudian
disintesis menjadi protein
Pada lingkungan tanpa oksigen ion nitrit dapat
berfungsi sebagai aseptor elektron terakhir yang dikenal
sebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat
Dalam proses desimilasi reduksi nitrat nitrat diubah
menjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi
Pada keadaan anaerob reaksi ini lebih banyak menghasilkan
energi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksi
fermentasi
Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat Sekelompok
mikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes Escherichia
Aeromonas Enterobacter Bacillus Flavobacterium Nocardia
Spirillum Staphylococcus dan Vibrio mampu mereduksi nitrat
menjadi nitrit dalam keadaan anaerob Nitrit yang dihasilkan
diekskresikan sehingga mikroba dapat mereduksinya melalui
hidroksilamin ke ammonium Ensim yang bekerja pada reaksi
tersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitrit
reduktase
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccus
denitrificans Thiobacillus denitrificans dan beberapa
Pseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebih
lengkap sebagai berikut
NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O
--------------- N2
Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaan
lingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah
(reduktif) Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadi
dalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion
Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah genera
Pseudomonas dan Alcaligenes Mikroba lain yang juga mampu
mereduksi nitrat adalah Azospirillum Rhizobium Rhodo-
pseudomonas dan Propionibacterium
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Siklus Fosfor
Transformasi fosfor oleh mikroba
Mikroba tanah dapat berperan dalam proses
penyediaan unsur hara untuk tanaman Pada tanah-tanah
kahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untuk
memanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat
maka penyediaan secara biologis dengan menggunakan
mikroba menjadi sangat penting Kenyataan di alam pada
rhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanaman
merupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhan
mikroba Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup di
rhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur hara
tanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini Mikroba
yang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalah
mikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman dan
mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran
a Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM)
Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagi
pertumbuhan tanaman telah ditemukan adanya simbiosis
tanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza Mikoriza
terdiri atas beberapa macam spesies simbion untuk tanaman
pertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenal
sebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM) Tanaman
memerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutama
kemampuannya untuk meningkatkan serapan P sehingga
dapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-
tanah kahat P
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Ektomikoriza pada akar tanamanSumber httpsumarsih07fileswordpresscom200811vi-mikroba-
dan-kesuburan-tanahpdf diunduh 2362011
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Perakaran tanaman yang terinfeksi mikoriza
mempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air dan
unsur hara khususnya P apabila dibandingkan dengan
tanaman tanpa mikoriza Hal ini disebabkan adanya miselium
jamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga daya
jangkau dan luas permukaan perakaran meningkat akibatnya
dapat memperbesar daya serap akar Diduga bahwa hifa
eksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melalui
pertukaran kontak langsung sehingga penyerapan ion oleh
tanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar sedangkan
penyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung
Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama maka
tanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besar
apabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza
Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akar
yang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yang
dapat diserap oleh tanaman juga meningkat Oleh karena sifat
dan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain
maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanya
miselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda dan hal
ini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsur
hara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang lain
tidak sama
Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secara
pasif dan aktif ada yang berpendapat bahwa pengaruh
mikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diserap
tanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah seperti
fosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi Fosfor
merupakan unsur penting penyusun ATP dan ATP merupakan
bentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
penyerapan unsure hara secara aktif sehingga peningkatan
serapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur hara
lain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman
Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis
mutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu dan
perakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi Berdasarkan struktur
tubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang mikoriza
dapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaitu
Endomikoriza Ektomikoriza dan Ektendomikoriza
Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular Arbuskular
Mikoriza atau disingkat VAM karena pada simbiosis dengan
perakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalam
akar tanaman Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikula
yang dibentuk maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 sub
ordo yaitu Gigaspoinae dan Glominae Sub ordo Gigaspoinae
terdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2
genus yaitu Gigaspora sp dan Scutellospora sp Kedua genus
ini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentuk
arbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan Salah
satu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp
Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosa
antara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonales
dengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta
Pteridophyta Gymnospermae dan Angiospermae kecuali pada
family Cruciferae Chenopodiaceae dan Cyperaceae yang
belum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut
Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi dengan
adanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur dan
pemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman
Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangat
tergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang Jamur
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanaman
inang sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplai
senyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukan
keberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur Akar
tanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapat
merangsang pertumbuhan jamur VAM Senyawa tersebut
berupa flavonoid yang disebut eupalitin (35-dihidroksi-67-
dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsang
pertumbuhan hifa VAM selain itu ada senyawa lain yang belum
teridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyal
untuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM
Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternal
yang dibentuk diluar akar tanaman Hifa ini membantu
memperluas daerah penyerapan akar tanaman Jumlah
miselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjang
akar yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanah
terutama aerasi Dengan semakin luasnya daerah penyerapan
akar maka semakin besar pula daya serap akarnya sehingga
adanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapat
meningkatkan penyerapan unsur hara Penyerapan air oleh
akar juga menjadi lebih besar sehingga tanaman lebih tahan
terhadap kekeringan Manfaat lain adanya mikoriza adalah
dapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogen
akar dan dapat memproduksi hormon dan zat pengatur
tumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman
Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifa
eksternal dan hifa internal hifa gulung arbuskul dan vesikula
Hifa jamur mikoriza tidak bersekat tumbuh diantara sel-sel
korteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut Di dalam
jaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelung
atau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul Arbuskul
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
merupakan cabang-cabang hifa dikotom struktur ini akan
tampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir dan
bercampur baur dengan protoplasma sel tanaman Arbuskul
mempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3
kali luas permukaan plasmolema akar dan diduga berperan
sebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanaman
inang Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelah
infeksi jamur terjadi pada perakaran Vesikula mengandung
lipida terutama berfungsi sebagai organ penyimpan Apabila
sel kortek rusak vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah
dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagul
infektif Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahan
nyata secara fisik sehingga hanya dapat dideteksi dengan
teknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop Di dalam
tanah mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-
satu atau berkelompok yang disebut sporokarp Berdasarkan
tipe sporanya dibedakan yang dapat membentuk
klamidospora yaitu genera Glomus Sclerocystis dan
Complexipes Sedangkan yang membentuk asigospora adalah
genera Gigaspora Acaulospora dan Entrophospora
Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untuk
pertumbuhan tanaman yang menunjukkan bahwa tanaman
yang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar dari
tanaman yang tidak bermikoriza Tanaman yang bermikoriza
tumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikoriza
menunjukkan gejala defisiensi P Mikoriza memperbaiki
pertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapan
unsurunsur hara dari dalam tanah terutama unsur P Oleh
karena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman
maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata Dengan
demikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P
Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsur
lain seperti N S Zn dan Cu
b Mikroba Pelarut Fosfat
Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah
bermacam-macam spesies dari genera Bacillus
Pseudomonas Arthrobacter Micrococcus Streptomyces dan
Flavobacterium Spesies-spesies bakteri yang mempunyai
daya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonas
striata P rathonis Bacillus polymyxa dan Bacillus
megaterium Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuan
yang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah dan
batu fosfat Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfat
adalah bakteri pembentuk spora Selain bakteri berbagai jamur
yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-
macam spesies dari genera Aspergillus Penicillium dan
khamir Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus niger
mempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat
Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkan
asam-asam organik Berbagai asam organik tersebut terutama
asam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat dan
membentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kation
Ca2+ Mg2+ Fe3+ dan Al3+ sehingga fosfat yang semula terikat
oleh kation-kation tersebut menjadi terlarut Beberapa bakteri
disamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapat
membentuk asam volatil Asam organik yang dihasilkan oleh
satu jenis bakteri dapat bermacam- macam seperti asam
glukonat Pembentukan asam organik seperti asam-asam
karboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organik
oleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat Pelarutan
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yang
terlepas dari batu fosfat Dari metode tersebut diketahui bahwa
pelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90
Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasaman
organik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat
Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik juga
berperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalam
tanah Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillus
berturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat
Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampu
melarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Jaring-jaring makanan dalam tanah
The living part of the soil is just as critical to plant growth as the physical soil structures Soil microorganisms are the essential link between mineral reserves and plant growth The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are all interdependent and they work only with the help of the living organisms that constitute the soil community
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwprismgatechedu~gh19b1510ecosyshtm
diunduh 2562011)
Soil organisms from bacteria and fungi to protozoans and nematodes on up to mites springtails and earthworms perform a vast array of fertility-maintenance tasks Organic soil management aims at helping soil organisms maintain fertility conventional (non-organic) soil management merely substitutes a simplified chemical system to provide nutrients to plants Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessive use of soluble synthetic fertilizers restoring it can be a long and costly process In many cases the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides has destroyed the biological fertility of soil so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth Like
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
all living things the creatures of the soil community need food water and air to carry on their activities A basic diet of plenty of organic material enough moisture and well-aerated soil will keep their populations thriving
Soil creatures thrive on raw organic matter with a balanced ratio of carbon to nitrogen about 25 to 30 parts carbon to 1 part nitrogen Carbon the form of carbohydrates is the main course for soil organisms Given lots of it they grow quickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil system to go with it Thatrsquos why adding lots of high-carbon materials to your soil can cause nitrogen deficiencies in plants In the long term carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity and therefore of humus formation and productivity A balance supply of mineral nutrients is also essential for soil organisms and micronutrients are important to the many bacterial enzymes involved in their biochemical transformations
Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber httpwwwecowalkthetalkcomblog20100614organic-gardening-importance-of-balanced-soils hellip diunduh 2562011)
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannya dengan Proses-proses Soil
Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organisme yang disebut sebagai biodiversitas tanah Biodiversitas tanah merupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya Pemahaman tentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas baik dari segi taksonomi maupun fungsi ekologinya Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanah yang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm Makrofauna tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam perbaikan sifat fisik kimia dan biologi Dalam dekomposisi bahan organik makrofauna tanah lebih banyak berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis bakteri dan fungi Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan dan hewan yang mati pengangkutan materi organik dari permukaan ke dalam tanah perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah Dengan demikian makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah
Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifat sensitif terhadap perubahan mempunyai respon spesifik dan ditemukan melimpah di dalam tanah Salah satu organisme tanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompok makrofauna tanah (ukuran gt 2 mm) terdiri dari milipida isopoda insekta moluska dan cacing tanah (Wood 1989) Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam proses dekomposisi aliran karbon redistribusi unsur hara siklus unsur hara bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson 1994) Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakan bioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH keberadaan molekul organik kelembaban tanah dan kualitas humus Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanah dan dekomposisi bahan organik Penentuan bioindikator kualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalam sistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda Perbedaan penggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dan komposisi makrofauna tanah Pengolahan tanah secara intensif pemupukan dan penanaman secara monokultur pada sistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinya penurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Populasi biomasa dan diversitas makrofauna tanah dipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan dan penggunaannya Sebaliknya pada lahan terlantar karena kualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanya makrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif di permukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendahFauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjamin kelangsungan hidupnya Struktur dan komposisi makrofauna tanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masam lemah sampai netral (Notohadiprawiro 1998) Hakim dkk (1986) dan Makalew (2001) menjelaskan faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu iklim (curah hujan suhu) tanah (kemasaman kelembaban suhu tanah hara) dan vegetasi (hutan padang rumput) serta cahaya matahari
Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akan cahaya air suhu dan kelembapan yang berbeda Berdasarkan responnya terhadap cahaya makrofauna tanah ada yang aktif pada pagi siang sore dan malam hari Kebanyakan makrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari Selain terkait dengan penyesuaian proses metabolismenya respon makrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebih disebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan dari predator Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul ke permukaan tanah pada malam hari
Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah khususnya makrofauna tanah sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya Makrofauna tanah umumnya merupakan konsumen sekunder yang tidak dapat memanfaatkan bahan organik kasarseresah secara langsung melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
DAFTAR PUSTAKA
Anderson JM 1994 Functional Attributes of Biodiversity in Landuse System In DJ Greenland and I Szabolcs (eds) Soil Resiliense and Sustainable Land Use CAB International Oxon
Andre 2010 httpboymarpaung wordpress com 2009 02 19 sifat-biologi-tanah 19 Februari 2009 [Diakses pada 17 Maret 2010]
Annisa 2008 httpwwwlihatkitacocc201001filum-arthropodahtml [Diakses pada 20 Juni 2011]
Atkinson C F DD Jones and JJ Gauthier 1996 Biodegradabilities and microbial activities during composting of municipal solid waste in bench-scale reactors Compost Science and Utilization 44 14-23
Baker GH 1998 Recognising and responding to the influences of agriculture and other land use practices on soil fauna in Australia AppSoil Ecol 9303-310
Bear FE 1964 Chemistry of the soil ACS Monograph series No 160 P 258
Chefetz B F Adani P Genevini F Tambone Y Hadar and Y Chen 1998 Humic acid transformation during composting of municipal solid waste Journal of Environmental Quality 27 794-800
Crossley Jr DA BRMueller dan JC Perdue 1992 Biodiversity of microarthopds in agricultural soil relations to processes Agric Ecosyst Environ 4037-46
Day DL M Krzymien K Shaw WR Zaremba C Wilson C Botden and B Thomas 1998 An investigation of the chemical and physical changes occurring during commercial composting Compost Science and Utilization 6 (2) 44-66
Doran JW dan Parkin 1994 Definning and assessing soil quality in JW Doran DC Coleman DF Bezdick and BA Stewart (eds) Defining Soil Quality for Sustainable Enironment SSSA Special Publication 35 SSSA Madison pp 3 -21
Epstein E 1997 The science of composting Technomic Publishing Inc Lancaster Pennsylvania p 83
Finstein M S FC Miller PF Strom 1986 Waste treatment composting as a controlled system pp 363-398 In W Schenborn (ed) Biotechnology Vol 8-Microbial degradations VCH Verlaqsgedellschaft (German Chemical Society) Weinheim FRG
Hairiah K Widianto D Suprayogo R H Widodo P Purnomosidhi S Rahayu M V Noordwijk 1986
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Ketebalan Serasah Sebagai Indikator Daerah Aliran Sungai (DAS) Sehat httpfisikabrawijayaacidbss-ubPDF20FILESBSS_199_1pdf [Diunduh pada 13 Juni 2011]
Hakim N M Y Nyakpa A M Lubis S G Nugroho M A Dika Go Ban Hong H H Bailley 1986 Dasar-Dasar Ilmu Tanah Lampung Penerbit Universitas Lampung
Hamoda M F HA Abu Qdais and J Newham 1998 Evaluation of municipal solid waste composting kinetics Resources Conservation and Recycling 23 209-223
Hanafiah K A A Napoleon dan N Ghofar 2005 Biologi Tanah Ekologi dan Makrobiologi Tanah Raja Grafindo Persada Jakarta
Haug R T 1993 The practical handbook of compost engineering Lewis publishers Boca Raton Florida 717 p
Howe CA and CS Coker 1992 Co-composting municipal sewage sludge with leaves yard wastes and other recyclables a case study In Air Waste Management Association 85th Annual Meeting and Exhibition Kansas City Missouri 21-26 June 1992
Iswandi A 1989 Biologi Tanah dalam Praktek IPB BogorKaiser J 1996 Modeling composting as a microbial
ecosystem a simulation approach Ecological Modeling 91 25-37
Kartini N L 2008 Cacing Tanah Indikator Kesuburan Tanah httpwordpresscom200810cacing-tanah-indikator-kesuburan-tanah [Diakses pada 1 Juni 2011]
Komilis D P RK Ham and JK Park 2004 Emission of volatile organic compounds during composting of municipal solid wastes Water Research 38 1707-1714
Liao P H May A C and Chieng S T 1995 Monitoring process efficiency of full-scale in-vessel system for composting fisheries wastes Bioresource Technology 54 159-163
Makalew A D N 2001 ldquoKeanekaragaman Biota Tanah Pada Agroekosistem Tanpa Olah Tanah (TOT)rdquo Makalah Falsafah sains program pasca sarjana S3 BogorIPB
Mc Kinley V L JR Vestal and AE Eralp 1985 Microbial activity in composting Biocycle 26 (10) 47-50
McKinley VL and JR Vestal 1984 Biokinetic analyses of adaptation and succession Microbial activity in composting municipal sewage sludge Applied and Environmental Microbiology 47 (5) pp933-941
Naylor L M 1996 Composting Environmental and Science and Pollution series 18 (69) 193-269
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India
Neto J T P EI Stentiford dan DD Mara 1987 Comparative survival of pathogenic indicators in windrow and static pile pp 276-295 In Mde Bertoldi M P Ferranti P L Hermite and F Zucconi (eds) Compost Production Quality and Use Elsevier Applied Science London United Kingdom
Notohadiprawiro T 1998 Tanah dan Lingkungan Jakarta Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Pace MG BE Miller dan KL Farrel-Poe 1995 The Composting Process October 1995 Extension Utah State University AG- WM 01
Palmisano A C dan MA Bartaz 1996 pp125-127 In Microbiology of solid waste CRC PressInc 2000 Corporate Bld NW Boca Raton FL 33431 USA
Palmisano A C DA Maruscik CJ Ritchie BS Schwab SR Harper and RA Rapaport 1993 A novel bioreactor simulating composting of municipal solid waste Journal of Microbiological Methods 56135-140
Primack BR JSupriatna MIndrawan dan P Kramadibrata 1998 Biologi Konservasi Yayasan Obor Indonesia Jakarta
Reddy K R TC Feijtel dan WH Patrick 1986 Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter pp 117-153 In Y Chen and Y Avnimelech (eds) The Role of Organic Matter in Modern Agriculture Nijhoff Dordrecht
Rukmana R 1999 Budidaya Cacing Tanah Kanisius Yogyakarta
Sharma VK M Canditelli F Fortuna dan Cornacchia 1997 Processing of urban and agro-industrial residues by aerobic composting review Energy Conversion and Management 38 (5) 453-478
Suin N M 1997 Ekologi Hewan tanah Jakarta Penerbit Bumi AksaraWood M 1989 Soil Biology Chapman and Hall New York
Warman P R dan WC Termeer 1996 Composting and evaluation of racetrack manure grass clippings and sewage sludge Bioresource Technology 55 95-101
Young C C dan CH Chou 2003 Allelopathy plant pathogen and crop productivity pp 89-105 In H C Huang and S N Acharya (eds) Advances in Plant Disease Management Research Signpost Trivandrum Kerala India