Ekologi Tanah
Bahan
kajian MK. Manajemen Agroekosistem
FPUB Junil 2010
Diabstraksikan
oleh
Prof
Dr Ir Soemarno MS
Dosen
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
modifikasi/pelapukan 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 autotrof,dan 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:
http://sumarsih07.files.wordpress.com/2008/11/vi-mikroba-dan-kesuburan-tanah.pdf
Lingkungan
rhizosfer
Akar
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
R/S, sering digunakan sebagai indeks kesuburan tanah. Semakin subur tanah, maka
indeks R/S semakin kecil, yang menandakan nutrisi dalam tanah bukan rhizosfer juga
tercukupi (subur). Sebaliknya semakin tidak subur tanah, maka indeks R/S 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 R/S umumnya berkisar antara 5-20.
Mikroba
rhizosfer dapat memberi keuntungan bagi tanaman, oleh karena:
1. Mikroba dapat melarutkan dan menyediakan
mineral seperti N,P, 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 “tubuh-alamiah”
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 ³.
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 “bahan induk” 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 “loess”
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.
·
Organisme
tanah dapat menguntungkan petani karena mereka memperbaiki kesuburan tanah dan
dapat membantu ketersediaan hara bagi tanaman dan membantu pengendalian hama
penyakit.
•
Organisme
tanah memerlukan makanan, oksigen, air, dan habitat yang layak untuk tumbuh.
•
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.
•
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 pada/di 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
|
<5 µm
|
Bacteria
Fungi |
Microfauna
|
<100 µm
|
Protozoa
Nematodes |
|
Macro-organisme
|
Meso-organisms
|
100 µm - 2 mm
|
Springtails
Mites |
Macro-organisms
|
2 - 20 mm
|
Earthworms
Millipedes Woodlice Snails and slugs |
|
Tumbuhan
|
Algae
|
10 µm
|
|
Roots
|
> 10 µm
|
Catatan: Partikel liat lebih kecil dari 2 µm.
Sumber Swift, Heal and Anderson, 1979.
Sumber 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 organik
|
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 “terikat” menjadi bentuk yang tersedia
bagi akar tanaman. Mikroba tanah ini juga mempunyai peran aktif melindungi
tanaman melawan penyakit “soil-borne diseases”.
Pentingnya organism tanah
(Sumber: http://xtekh.aabiotekh.com)
Mendaur
ulang bahan organik tanah
Organisme
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 organik tanah (Sumber:http://www.fao.org/docrep/009/a0100e/a0100e00.gif )
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 agregate–agregate 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: http://www.nanik.al-unib.net/2011/02/struktur-tanah/)
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.
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: http://2.bp.blogspot.com/_AJnRBYfjyYo/TS0F2qc0SmI/AAAAAAAACdY/qXqR9vs5_sU/s1600/soil-life.jpg)
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 6-7,2. 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 Tanah
Aktivitas
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 pengikisan/erosi
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 difiksasi/ditambat 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 (TSP/SP 36) umumnya kandungan P-nya cukup tinggi (jenuh). Namun,
hara P ini sedikit/tidak 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 tanaman
3. 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 “bulk soil”. 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: http://heartspring.net/images/rhizosphere_micro_organisms.jpg
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 organik 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, kel;arutan unsur toksik dalam rizosfir, dan dengan demikian mempengaruhi
kemampuan tanaman untuk berinteraksi dengan kondisi kimia tanah yang buruk. Deposisi
senyawa organik 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: http://wwwmykopat.slu.se/Newwebsite/kurser/SUMMER05/READING/Roemheld/NeumannRoemheld2.pdf
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, stearic
|
Sterols
|
Campestrol, cholesterol, sitosterol,
stigmasterol
|
Enzymes
|
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
A.D.Hanson, 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 ‘signaling molecules’ untuk merangsang mycorrhizae atau sebagai sumber
phytohormone bagi bakteri tanah (Marschner, 1995). (Sumber: http://edu.griggbrothers.com/uploads/1/Rootgraphic_Page_1.jpg)
Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar.
Sumber:
http://www-mykopat.slu.se/Newwebsite/kurser/SUMMER05/READING/Roemheld/NeumannRoemheld2.pdf
Model for mechanisms involved in aluminium (Al)
exclusion and detoxification at the root apex.
A Enhanced solubilization of mononuclear Al species from Al oxides
and Al silicates in the soil matrix at pH < 5.0.
B 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 Al.
D 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, R.J. Hannam, and N.C. 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: http://www-mykopat.slu.se/Newwebsite/kurser/SUMMER05/READING/Roemheld/NeumannRoemheld2.pdf
)
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 PS
B 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 exchange.
D Uptake of Metal-PS complexes by specific transporters in the plasma
membrane.
E Ligand exchange between microbial (M) siderophores (SID) with PS
in the rhizosphere.
F Alternative uptake of microelements mobilized by PS after chelate
splitting.
Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar
dan kimiawi rizosfer
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 rhizosphere.
B 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.
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
Production:
Activities and
Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
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 C/N=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
Next more coming
soon ….
Post a Comment