Ekologi tanah

4,583 views

Published on

0 Comments
4 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
4,583
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
2
Actions
Shares
0
Downloads
230
Comments
0
Likes
4
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Ekologi tanah

  1. 1. 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 pembahasanekosistem dengan berbagai komponen penyusunnya, yaitufaktor abiotik dan biotik. Faktora biotik antara lain suhu, air,kelembapan, cahaya, dan topografi, sedangkan faktor biotikadalah makhluk hidup yang terdiri dari manusia, hewan,tumbuhan, dan mikroba. Ekologi juga berhubungan eratdengan tingkatan-tingkatan organisasi makhluk hidup, yaitupopulasi, komunitas, dan ekosistem yang saling mempengaruhidan merupakan suatu sistem yang menunjukkan kesatuan.
  2. 2. Tanah: Sifat dan Karakteristik Tanah (bahasa Yunani: pedon; bahasa Latin: solum)adalah bagian kerak bumi yang tersusun dari mineral danbahan organik. Tanah sangat vital peranannya bagi semuakehidupan di bumi karena tanah mendukung kehidupantumbuhan dengan menyediakan hara dan air sekaligus sebagaipenopang akar. Struktur tanah yang berongga-rongga jugamenjadi tempat yang baik bagi akar untuk bernafas dantumbuh. Tanah juga menjadi habitat hidup berbagaimikroorganisme. Bagi sebagian besar hewan darat, tanahmenjadi lahan untuk hidup dan bergerak. Ilmu yangmempelajari berbagai aspek mengenai tanah dikenal sebagaiilmu tanah. Dari segi klimatologi, tanah memegang peranan pentingsebagai penyimpan air dan menekan erosi, meskipun tanahsendiri juga dapat tererosi. Komposisi tanah berbeda-bedapada satu lokasi dengan lokasi yang lain. Air dan udaramerupakan bagian dari tanah. Tanah berasal dari pelapukan batuan dengan bantuanorganisme, membentuk tubuh unik yang menutupi batuan.Proses pembentukan tanah dikenal sebagai pedogenesis.Proses yang unik ini membentuk tanah sebagai tubuh alamyang terdiri atas lapisan-lapisan atau disebut sebagai horizontanah. Setiap horizon menceritakan mengenai asal dan proses-proses fisika, kimia, dan biologi yang telah dilalui tubuh tanahtersebut. Hans Jenny (1899-1992), seorang pakar tanah asalSwiss yang bekerja di Amerika Serikat, menyebutkan bahwatanah terbentuk dari bahan induk yang telah mengalamimodifikasi/pelapukan akibat dinamika faktor iklim, organisme(termasuk manusia), dan relief permukaan bumi (topografi)seiring dengan berjalannya waktu. Berdasarkan dinamikakelima faktor tersebut terbentuklah berbagai jenis tanah dandapat dilakukan klasifikasi tanah. Tubuh tanah (solum) tidak lain adalah batuan yangmelapuk dan mengalami proses pembentukan lanjutan. Usiatanah yang ditemukan saat ini tidak ada yang lebih tuadaripada periode Tersier dan kebanyakan terbentuk dari masaPleistosen. Tubuh tanah terbentuk dari campuran bahanorganik dan mineral. Tanah non-organik atau tanah mineralterbentuk dari batuan sehingga ia mengandung mineral.Sebaliknya, tanah organik (organosol / humosol) terbentuk daripemadatan terhadap bahan organik yang terdegradasi. Tanah organik berwarna hitam dan merupakanpembentuk utama lahan gambut dan kelak dapat menjadi batubara. Tanah organik cenderung memiliki keasaman tinggi
  3. 3. karena mengandung beberapa asam organik (substansi humik)hasil dekomposisi berbagai bahan organik. Kelompok tanah inibiasanya miskin mineral, pasokan mineral berasal dari aliran airatau hasil dekomposisi jaringan makhluk hidup. Tanah organikdapat ditanami karena memiliki sifat fisik gembur (porus,sarang) sehingga mampu menyimpan cukup air namun karenamemiliki keasaman tinggi sebagian besar tanaman panganakan memberikan hasil terbatas dan di bawah capaianoptimum. Tanah non-organik didominasi oleh mineral. Mineral inimembentuk partikel pembentuk tanah. Tekstur tanah demikianditentukan oleh komposisi tiga partikel pembentuk tanah: pasir,debu, dan liat. Tanah berpasir didominasi oleh pasir, tanahberliat didominasi oleh liat. Tanah dengan komposisi pasir,debu, dan liat yang seimbang dikenal sebagai tanah lempung. Warna tanah merupakan ciri utama yang paling mudahdiingat orang. Warna tanah sangat bervariasi, mulai dari hitamkelam, coklat, merah bata, jingga, kuning, hingga putih. Selainitu, tanah dapat memiliki lapisan-lapisan dengan perbedaanwarna yang kontras sebagai akibat proses kimia (pengasaman)atau pencucian (leaching). Tanah berwarna hitam atau gelapseringkali menandakan kehadiran bahan organik yang tinggi,baik karena pelapukan vegetasi maupun proses pengendapandi rawa-rawa. Warna gelap juga dapat disebabkan olehkehadiran Mangan, belerang, dan nitrogen. Warna tanahkemerahan atau kekuningan biasanya disebabkan kandunganbesi teroksidasi yang tinggi; warna yang berbeda terjadi karenapengaruh kondisi proses kimia pembentukannya. Suasanaaerobik / oksidatif menghasilkan warna yang seragam atauperubahan warna bertahap, sedangkan suasana anaerobik /reduktif membawa pada pola warna yang bertotol-totol atauwarna yang terkonsentrasi. Struktur tanah merupakan karakteristik fisik tanah yangterbentuk dari komposisi antara agregat (butir) tanah dan ruangantaragregat. Tanah tersusun dari tiga fasa: fasa padatan, fasacair, dan fasa gas. Fasa cair dan gas mengisi ruangantaragregat. Struktur tanah tergantung dari imbangan ketigafaktor penyusun ini. Ruang antaragregat disebut sebagai porus(jamak pori). Struktur tanah baik bagi perakaran apabila poriberukuran besar (makropori) terisi udara dan pori berukurankecil (mikropori) terisi air. Tanah yang gembur (sarang)memiliki agregat yang cukup besar dengan makropori danmikropori yang seimbang. Tanah menjadi semakin liat apabilaberlebihan lempung sehingga kekurangan makropori. Mikrohabitat dalam struktur tanah
  4. 4. Di setiap tempat seperti dalam tanah, udaramaupun air selalu dijumpai mikroba. Umumnya jumlahmikroba dalam tanah lebih banyak daripada dalam airataupun udara. Umumnya bahan organik dan senyawaanorganik lebih tinggi dalam tanah sehingga cocok untukpertumbuhan mikroba heterotrof maupun autotrof. Keberadaan mikroba di dalam tanah terutamadipengaruhi oleh sifat kimia dan fisika tanah. Komponenpenyusun tanah yang terdiri atas pasir, debu, liat danbahan organik maupun bahan penyemen lain akanmembentuk struktur tanah. Struktur tanah akanmenentukan keberadaan oksigen dan lengas dalamtanah. Dalam hal ini akan terbentuk lingkungan mikrodalam suatu struktur tanah. Mikroba akan membentukmikrokoloni dalam struktur tanah tersebut, dengan tempatpertumbuhan yang sesuai dengan sifat mikroba danlingkungan yang diperlukan. Dalam suatu struktur tanahdapat dijumpai berbagai mikrokoloni seperti mikrobaheterotrof pengguna bahan organik maupun bakteriautotrof,dan bakteri aerob maupun anaerob. Untukkehidupannya, setiap jenis mikroba mempunyaikemampuan untuk merubah satu senyawa menjadisenyawa lain dalam rangka mendapatkan energi dannutrien. Dengan demikian adanya mikroba dalam tanahmenyebabkan 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 ...... diunduh 23/6/2011
  5. 5. Lingkungan rhizosfer Akar tanaman merupakan habitat yang baik bagipertumbuhan mikroba. Interaksi antara bakteri dan akartanaman akan meningkatkan ketersediaan hara bagikeduanya. Permukaan akar tanaman disebut rhizoplane.Sedangkan rhizosfer adalah selapis tanah yangmenyelimuti permukaan akar tanaman yang masihdipengaruhi oleh aktivitas akar. Tebal tipisnya lapisanrhizosfer antar setiap tanaman. Rhizosfer merupakan habitat yang sangat baik bagipertumbuhan mikroba oleh karena akar tanamanmenyediakan berbagai bahan organik yang umumnyamenstimulir pertumbuhan mikroba. Bahan organik yangdikeluarkan 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 adalahoksidoreduktase, hidrolase, liase, dan transferase.Sedang enzim yang dihasilkan oleh mikroba di rhizosferadalah selulase, dehidrogenase, urease, fosfatase dansulfatase. Dengan adanya berbagai senyawa yangmenstimulir pertumbuhan mikroba, menyebabkan jumlahmikroba di lingkungan rhizosfer sangat tinggi.Perbandingan jumlah mikroba dalam rhizosfer (R) dengantanah bukan rhizosfer (S) yang disebut nisbah R/S, seringdigunakan sebagai indeks kesuburan tanah. Semakinsubur tanah, maka indeks R/S semakin kecil, yangmenandakan nutrisi dalam tanah bukan rhizosfer jugatercukupi (subur). Sebaliknya semakin tidak subur tanah,
  6. 6. maka indeks R/S semakin besar, yang menandakannutrisi cukup hanya di lingkungan rhizosfer yang berasaldari bahan organik yang dikeluarkan akar, sedang ditanah non-rhizosfer nutrisi tidak mencukupi (tidak subur).Nilai R/S umumnya berkisar antara 5-20. Mikroba rhizosfer dapat memberi keuntungan bagitanaman, 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 bakterirhizosfer (rhizobacteria) yang dapat menghasilkansenyawa yang dapat menstimulir pertumbuhan tanaman.Contoh spesies yang telah banyak diteliti dapatmerangsang pertumbuhan tanaman adalah Pseudomonasfluorescens.
  7. 7. Pembentukan Tanah. Tanah merupakan “tubuh-alamiah” yang tersusun ataslapisan (horison tanah) yang beragam ketebalannya, berbedadengan bahan induk dalam hal sifat-sifat morfologi, fisika,kimia, dan karakteristik mineraloginya. Tanah terdiri daripartikel pecahan batuan yang telah diubah oleh proses kimiadan lingkungan yang meliputi pelapukan dan erosi. Tanahberbeda dari batuan induknya karena interaksi antara, hidrosferatmosfer litosfer, dan biosfer. Ini adalah campuran darikonstituen mineral dan organik yang dalam keadaan padat, gasdan air. Partikel tanah tampak longgar, membentuk strukturtanah yang penuh dengan ruang pori. Pori-pori mengandunglarutan tanah (cair) dan udara (gas). Oleh karena itu, tanahsering diperlakukan sebagai system. Kebanyakan memilikikepadatan antara 1 dan 2 g / cm ³. Tanah dapat berasal dari batuan induk (batuan beku,batu sedimen tua, batuan metamorfosa) yang melapuk ataudari bahan-bahan yang lebih lunak dan lepas seperti abuvolkan, bahan endapan baru dan lain-lain. Melalui prosespelapukan, permukaan batuan yang keras menjadi hancur danberubah menjadi bahan lunak (longgar) yang disebut denganregolit. Selanjutnya melalui proses pembentukan tanah, bagianatas regolit berubah menjadi tanah. Proses pelapukanmencakup beberapa hal yaitu pelapukan secara fisik, biologik-meknik dan kimia.. Faktor pembentukan tanah, atau pedogenesis, adalahefek gabungan proses fisik, kimia, biologi, dan antropogenikpada bahan induk tanah. Genesis tanah melibatkan prosesyang mengembangkan lapisan atau horizon dalam profil tanah.Proses ini melibatkan penambahan, kehilangan, transformasidan translokasi bahan yang membentuk tanah. Mineral yangberasal dari batuan lapuk mengalami perubahan yangmenyebabkan pembentukan mineral sekunder dan senyawalainnya yang larut dalam air, konstituen tersebut dipindahkan(translokasi) dari satu bagian tanah ke daerah lain oleh air danaktivitas organisme. Perubahan dan pergerakan material didalam tanah menyebabkan terbentuknya horison tanah yangkhas. Pelapukan batuan induk menghasilkan bahan induktanah. Contoh perkembangan tanah dari bahan induknyaterjadi pada aliran lava baru-baru ini di wilayah hangat dibawah 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
  8. 8. mengandung air dan unsure hara. Akar tanaman tumbuhberkembang, seringkali bersimbiosis dengan dengan mikoriza,secara bertahap merimbak marterial lava dan bahan organiktanah 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; bahansekunder diangkut dari lokasi lain, misalnya colluvium danaluvium; deposit yang sudah ada tetapi campuran atau diubahdengan cara lain - formasi tanah tua, bahan organik termasukgambut atau humus alpine; dan bahan antropogenik, sepertitimbunan sampah atau tambang. Beberapa tanah langsungdari pemecahan bebatuan yang mendasarinya merekakembangkan di tempatnya, tanah ini sering disebut "tanahresidu", dan memiliki sifat kimia umum yang sama sepertibatuan induknya. Kebanyakan tanah berasal dari bahan-bahan yang telahdiangkut dari lokasi lain oleh angin, air dan gravitasi. Beberapadi antaranya telah mengalami perpindahan dari jarak yangjauh, atau hanya beberapa meter. Bahan yang tertiup angindisebut “loess” Pelapukan merupakan tahap pertama dalam mengubahbahan induk menjadi bahan tanah. Pada tanah yang terbentukdari batuan dasar, dapat terbentuk lapisan tebal bahan lapukdisebut saprolit. Saprolit adalah hasil proses pelapukan yangmeliputi: hidrolisis (penggantian kation mineral dengan ionhidrogen), khelasi dari senyawa organik, hidrasi (penyerapanair dengan mineral), solusi mineral dengan air, dan proses fisikyang mencakup pembekuan dan pencairan atau pembasahandan pengeringan. Komposisi mineralogi dan kimia dari bahanbatuan dasar utama, ditambah sifat-sifat fisik, termasuk ukuranbutir dan derajat konsolidasi, laju dan jenis pelapukan,semuanya mempengaruhi sifat-sifat bahan tanah yangdihasilkannya. Proses pembentukan tanah diawali dari pelapukanbatuan induknya, pelapukan fisik dan pelapukan kimia. Dariproses pelapukan ini, batuan induk akan menjadi lebih lunak,longgar dan berubah komposisinya. Pada tahap ini batuanyang lapuk belum dikatakan sebagai tanah, tetapi sebagaibahan induk tanah (regolith) karena masih menunjukkanstruktur batuan induk. Proses pelapukan terus berlangsunghingga akhirnya bahan induk tanah berubah menjadi tanah.Proses pelapukan ini menjadi awal terbentuknya tanah.Sehingga faktor yang mendorong pelapukan juga berperandalam pembentukan tanah.
  9. 9. Curah hujan dan sinar matahari berperan penting dalamproses pelapukan fisik, kedua faktor tersebut merupakankomponen iklim. Sehingga dapat disimpulkan bahwa salah satufaktor pembentuk tanah adalah iklim. Ada beberapa faktor lainyang memengaruhi proses pembentukan tanah, yaituorganisme, bahan induk, topografi, dan waktu. Faktor-faktortersebut dapat dirumuskan sebagai berikut. Profil Tanah Secara ekologis tanah tersusun oleh tiga kelompokmaterial, yaitu material hidup (faktor biotik) berupa biota (jasad-jasad hayati), faktor abiotik berupa bahan organik, faktor abiotikberupa pasir (sand), debu, (silt), dan liat (clay). Umumnyasekitar 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 tanahdan lingkungan, serta hubungan antara lingkungan serta biotatanah. Secara berkesinambungan hubungan ini dapat salingmenguntungkan satu sama lain, dan dapat pula merugikan satusama lain.
  10. 10. Organisme Tanah. Organisme tanah atau disebut juga biota tanahmerupakan semua makhluk hidup baik hewan (fauna) maupuntumbuhan (flora) yang seluruh atau sebagian dari fasehidupnya 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, diantaranyaadalah: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.
  11. 11. 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- Meso- 100 µm - 2 Springtails organisme organisms mm Mites Macro- 2 - 20 mm Earthworms organisms Millipedes Woodlice Snails and slugs Tumbuhan Algae 10 µm Roots > 10 µmCatatan: Partikel liat lebih kecil dari 2 µm.Sumber Swift, Heal and Anderson, 1979. Berdasarkan peranannya, organisme tanah dibagimenjadi tiga kelompok, yaitu: (a) organisme yangmenguntungkan bagi pertumbuhan dan perkembangantanaman, (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
  12. 12. 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 dijumpaiadalah cacing tanah. Cacing tanah mempunyai arti pentingbagi lahan pertanian. Lahan yang banyak mengandung cacingtanah akan menjadi subur. Cacing tanah juga dapatmenigkatkan daya serap air permukaan. Secara singkat dapatdikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan memper-tahankan struktur tanah agar tetap gembur. Biota tanah lainyang umum dijumpai adalah Arthropoda. Arthropodamerupakan fauna tanah yang macam dan jumlahnya cukupbanyak, yang paling menonjol adalah springtail dan kutu.Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkandengan kaki, sebagian besar mempunyai semacam sistemperedaran darah dan jantung. Aktivitas biota tanah dapat meningkatkan kesuburantanah. Aktivitas biota tanah dapat diukur dengan mengukurbesar respirasi di dalam tanah. Respirasi yaitu suatu prosespembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energimelalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Darirespirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untak kegiatankehidupan, seperti sintesis (anabolisme), gerak, pertumbuhan. Pentingnya Organisme Tanah Beberapa fungsi penting dari organism tanah (biota)adalah:Fungsi-fungsi Organisme yang terlibatMemelihara struktur Bioturbating invertebrates and plant roots;tanah mycorrhizae and some other micro- organismsRegulasi proses Most bioturbating invertebrates and planthidrologis rootsPertukaran gas dan Mostly micro-organisms and plant roots;sequestration karbon some C protected in large compact(akumulasi dalam biogenic invertebrate aggregatestanah)Detoksifikasi tanah Mostly micro-organismsSiklus unsure hara Mostly micro-organisms and plant roots;
  13. 13. some soil- and litter-feeding invertebratesDekomposisi bahan Various saprophytic and litter-feedingorganic invertebrates (detritivores); fungi; bacteria; actinomycetes and other micro-organismsMengendalikan Plants; mycorrhizae and other fungi;gangguan hama- nematodes; bacteria and various otherparasit-penyakit micro-organisms; collembolan; earthworms; various predatorsSumber makanan dan Plant roots; various insects (crickets; beetleobat-obatan larvae; ants; termites); earthworms; vertebrates; micro-organisms and their by- productsHubungan Symbiotic Rhizobia; mycorrhizae; actinomycetes;dan asymbiotic dengan diazotrophic bacteria and various othertanaman dan akarnya rhizosphere micro-organisms; antsMengontrol Direct effects: plant roots; rhizobia;pertumbuhan tanaman mycorrhizae; actinomycetes; pathogens;(positive dan negative) phytoparasitic nematodes; rhizophagous insects; plant-growth promoting rhizosphere micro-organisms; biocontrol agents Indirect effects: most soil biota Mikroba tanah sangat penting bagi pertumbuhantanaman. Mereka memperbanyak diri dan aktif membantupenyediaan unsure hara bagi tanaman melalui prosessimbiosis dengan jalan melepaskan unsur hara yang “terikat”menjadi bentuk yang tersedia bagi akar tanaman. Mikrobatanah ini juga mempunyai peran aktif melindungi tanamanmelawan penyakit “soil-borne diseases”.
  14. 14. Pentingnya organism tanah (Sumber: http://xtekh.aabiotekh.com/nutri_cycle.htm ..... duiakses 27/6/2011) Mendaur ulang bahan organik tanah Organisme tanah mendaur ulang (recycle) bahanorganik dengan cara memakan bahan tanaman dan hewanyang mati, kotoran hewan dan organisme tanah yang lain.Mereka memecah bahan organik menjadi bagian-bagian yanglebih kecil sehingga dapat dibusukkan oleh jasad renik sepertijamur dan bakteri. Ketika mereka memakan bahan organik,sisa makanan dan kotoran mereka dapat membantu perbaikanstruktur 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 (CO 2), 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
  15. 15. 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:http://www.fao.org/docrep/009/a0100e/a0100e00.gif ..... diunduh 27/4/2011) Organisme tanah membantu meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman. Ketika organisme tanah memakan bahan organik ataumakanan yang lain, sebagian hara yang tersedia disimpandidalam tubuh mereka dan hara yang tidak diperlukan,dikeluarkan didalam kotoran mereka (sebagai contoh,phosphor dan nitrogen). Hara di dalam kotoran orgnisma tanahini dapat diserap oleh akar tanaman. Sebagian organisme tanah membina hubungansimbiosis dengan akar tanaman dan dapat membantu akartanaman menyerap lebih banyak unsur hara dibandingkankalau tidak ada kerjasama dengan organisme tanah. Sebagaicontoh adalah mycorrhiza, yang membantu tanaman untukmenyerap lebih banyak posfor, sedangkan rhizobia membantutanaman untuk menyerap lebih banyak nitrogen. Organisme tanah memperbaiki struktur tanah
  16. 16. Bahan sekresi dari organisme tanah dapat mengikatpartikel-partikel tanah menjadi agregate yang lebih besar.Contohnya, bakteri mengeluarkan kotoran yang berbentuk danbersifat seperti perekat (organic gum). Jamur-jamuranmemproduksi bahan berupa benang-benang halus yangdisebut hifa. Zat perekat dari bakteri dan hifa jamur dapatmengikat partikel-partikel tanah secara kuat sehingga agregatetanah yang besar pun tidak mudah pecah walaupun basah.Agregate tanah yang besar tersebut dapat menyimpan airtanah dalam pori-pori halus di antara partikel-partikel tanahuntuk digunakan oleh tanaman. Dalam keadaan air berlebihan,air dapat dengan mudah mengalir keluar melalui pori-pori besardiantara agregate–agregate tanah yang besar. Organisme tanah yang lebih besar dapat memperbaikistruktur tanah dengan cara membuat saluran-saluran (lubang-lubang) di dalam tanah (contohnya lubang cacing), danmembantu mengaduk-aduk dan mencampur baurkan partikel-partikel tanah, sehingga aerasi (aliran udara) tanah menjadilebih baik. Pembuatan saluran-saluran dan lubang-lubang inimemperbaiki infiltrasi dan pergerakan air didalam tanah, sertadrainase. Struktur tanah (Sumber: http://www.nanik.al-unib.net/2011/02/struktur-tanah/ ….. diunduh 26/5/2011)
  17. 17. 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: http://ghort.nl/images/thumbs/korrelstruct.jpg) Organisme tanah dapat membantu mengendalikan gangguan hama dan penyakit Organisme tanah yang memakan organisme lain yanglebih kecil dapat menekan serangan hama penyakit dengancara mengontrol jenis dan jumlah organisme di dalam tanah. Pengelolaan lahan pertanian yang dapat memperkaya organisme tanah Ada beberapa cara yang dapat dilakukan para petaniuntuk meningkatkan kegiatan organisme tanah di lahanmereka, diantaranya adalah: Menyediakan makanan.
  18. 18. Petani dapat menyediakan bahan makanan untukorganisme tanah dengan cara memelihara tanaman penutuptanah dan menambah bahan organik seperti mulsa, kompos,merang, pupuk hijau, dan pupuk kandang ke dalam tanah yangmereka kelola. Bahan organic menjadi makanan organism tanah (Sumber:http://2.bp.blogspot.com/_AJnRBYfjyYo/TS0F2qc0SmI/AAAAAAA ACdY/qXqR9vs5_sU/s1600/soil-life.jpg ..... diunduh 23/5/2011) Menyediakan cukup oksigen (aerasi tanah yangbaik). Seperti mahluk hidup yang lain, organisme tanahmembutuhkan cukup oksigen untuk hidup. Petani dapatmenjamin ketersediaan oksigen yang cukup untuk organismetanah dengan cara mencegah pemadatan tanah. Pemadatantanah dapat mengurangi pori-pori tanah sehingga ketersedianudara menjadi lebih sedikit. Pemadatan tanah dapat terjadiapabila tanah diinjak-injak oleh hewan dan manusia atau dilaluimesin-mesin berat secara berlebihan (trampling), terutamapada saat tanah sedang basah. Menyediakan air.
  19. 19. Organisme tanah juga membutuhkan air dalam jumlahtertentu. Tetapi kalau terlalu banyak air (dalam tanah yangjenuh), mereka bisa mati karena kekurangan oksigen. Petanidapat mengatur ketersediaan air didalam tanah dengan caramemperbaiki struktur tanah. Aggergate tanah yang lebih besardapat menyimpan air di dalam pori-pori halus, dan dapatmengeluarkan kelebihan air melalui pori-pori besar. Drainaseyang cukup di lahan yang banjir juga dapat memperbaikikondisi tanah untuk habitat organisme tanah. Melindungi habitat biota. Petani dapat mendukung kehidupan organisme tanahdengan cara melindungi habitat mereka. Pemeliharaantanaman penutup tanah adalah cara yang terbaik untukmelindungi habitat organisme tanah dari bahaya kekeringan.Penggunaan mulsa juga dapat melindungi habitat mereka.Penggunaan mulsa organik dapat juga berfungsi sebagaisumber makanan bagi organisme tanah. Musa plastik dapatmengurangi resiko penyakit dan hama tertentu karena mulsatersebut cenderung meningkatkan suhu permukaan tanah dandapat menghambat pergerakan hama dari tanah ke tanaman.Tetapi mulsa plastik tidak dapat meningkatkan bahan organiktanah sehingga pendauran ulang unsur hara tidak terjadi. Carayang lain adalah dengan pengolahan tanah yang tepat guna.Pengolahan tanah yang berlebihan dapat merusak pori-poritanah dimana organisme tanah hidup. Cacing Tanah Cacing tanah dalam berbagai hal mempunyai artipenting, misalnya bagi lahan pertanian. Lahan yang banyakmengandung cacing tanah akan menjadi subur, sebab kotorancacing tanah yang bercampur dengan tanah telah siap untukdiserap akar tumbuh-tumbuhan. Cacing tanah juga dapatmenigkatkan daya serap air permukaan. Lubang-lubang yangdibuat oleh cacing tanah meningkatkan konsentrasi udaradalam tanah. Disamping itu pada saat musim hujan lubangtersebut akan melipatgandakan kemampuan tanah menyerapair. Secara singkat dapat dikatakan cacing tanah berperanmemperbaiki dan mempertahankan struktur tanah agar tetapgembur. Cacing ini hidup didalam liang tanah yang lembab,subur dan suhunya tidak terlalu dingin. Untuk pertumbuhannyayang baik, cacing ini memerlukan tanah yang sedikit asam
  20. 20. sampai netral atau pH 6-7,2. Kulit cacing tanah memerlukankelembabancukup tinggi agar dapat berfungsi normal dan tidakrusak yaitu berkisar 15% - 30%. Suhu yang diperlukan untukpertumbuhan dan perkembangbiakan antara 15oC-25oC(Anonimous, 2010b). Faktor-faktor yang mempengaruhi ekologis cacingtanah meliputi : (a) kemasaman (pH) tanah, (b) kelengasantanah, (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 mediapemeliharaan tetap lembab (kelembaban optimum berkisarantara 15 - 30 %). Tubuh cacing mempunyai mekanisme untukmenjaga keseimbangan air dengan mempertahankankelembaban di permukan tubuh dan mencegah kehilangan airyang berlebihan. Cacing yang terdehidrasi akan kehilangansebagian besar berat tubuhnya dan tetap hidup walaupunkehilangan 70 - 75 % kandungan air tubuh. Kekeringan yangberkepanjangan memaksa cacing tanah untuk bermigrasi kelingkungan yang lebih cocok. Kelembaban sangat diperlukanuntuk menjaga agar kulit cacing tanah berfungsi normal. Bilaudara terlalu kering, akan merusak keadaan kulit. Untukmenghindarinya cacing tanah segera masuk kedalam lubangdalam tanah, berhenti mencari makan dan akhirnya akan mati.Bila kelembaban terlalu tinggi atau terlalu banyak air, cacingtanah segera lari untuk mencari tempat yang pertukaranudaranya (aerasinya) baik. Hal ini terjadi karena cacing tanahmengambil oksigen dari udara bebas untuk pernafasannyamelalui kulit. Kelembaban yang baik untuk pertumbuhan danperkembangbiakan cacing tanah adalah antara 15% sampai30% (Anonimous, 2010a). Cacing tanah keluar permukaan hanya pada saat-saattertentu. Pada siang hari, cacing tanah tidak pernah keluarkepermukaan tanah, kecuali jika saat itu terjadi hujan yangcukup menggenangi liangnya. Cacing tanah takut keluar padasiang hari karena tidak kuat terpapar panas matahari terlalulama. Pemanasan yang terlalu lama menyebabkan banyakcairan tubuhnya yang akan menguap. Cairan tubuh cacingtanah penting untuk menjaga tekanan osmotik koloidal tubuhdan bahan membuat lendir. Lendir yang melapisi permukaantubuh salah satunya berfungsi memudahkan proses difusiudara melalui permukaan kulit. Cacing tanah akan keluarterutama pada pagi hari sesudah hujan. Hal ini dilakukankarena sesaat setelah hujan, biasanya liang mereka terendamair sehingga aerasi dalam liang tidak bagus sehingga merekakeluar dalam rangka menghindari keadaan kesulitan bernafasdalam liang. Cacing tanah juga tidak kuat bila terendam air
  21. 21. terlalu lama sehingga cendrung menghindar dari genangan airyang dalam. Dalam keadaan normal mereka akan pergikepermukaan tanah pada malam hari. Pada malam suhu udaratidak panas dan kelembaban udara tinggi sehingga cacingtanah bisa bebas keluar untuk beraktivitas. Dalam keadaanterlalu dingin atau sangat kering cacing tanah segera masukkedalam liang, beberapa cacing sering terdapat meligkarbersama-sama dengan diatasnya terdapat lapisan tanah yangbercampur dengan lendir. Lendir dalam hal ini berfungsisebagai isolator yang mempertahankan suhu tubuh cacingtanah agar tidak terlalu jauh terpengaruh oleh suhu lingkungan.Posisi melingkar dalam liang memperkecil kontak kulit denganudara sehingga memperkecil pengaruh dari suhu udara luar(Anonimous, 2010c). Peranan Cacing Pada Perubahan Sifat Fisik Tanah Aktivitas cacing tanah yang mempengaruhi strukturtanah meliputi : (1) pencernaan tanah, perombakan bahanorganik, pengadukannya dengan tanah, dan produksikotorannya yang diletakkan dipermukaan atau di dalam tanah,(2) penggalian tanah dan transportasi tanah bawah ke atasatau sebaliknya, (3) selama proses (1) dan (2) juga terjadipembentukan agregat tanah tahan air, perbaikan status aerasetanah dan daya tahan memegang air (Hanafiah, dkk, 2007). Cacing penghancur serasah (epigeic) merupakankelompok cacing yang hidup di lapisan serasah yang letaknyadi atas permukaan tanah, tubuhnya berwarna gelap, tugasnyamenghancurkan seresah sehingga ukurannya menjadi lebihkecil. Cacing penggali tanah (anecic dan endogeic) merupakancacing jenis penggali tanah yang hidup aktif dalam tanah,walaupun makanannya berupa bahan organik di permukaantanah dan ada pula dari akar-akar yang mati di dalam tanah.Kelompok cacing ini berperanan penting dalam mencampurserasah yang ada di atas tanah dengan tanah lapisan bawah,dan meninggalkan liang dalam tanah Kelompok cacing inimembuang kotorannya dalam tanah, atau di atas permukaantanah. Kotoran cacing ini lebih kaya akan karbon (C) dan haralainnya dari pada tanah sekitarnya (Hairiah, dkk, 1986). Cacing mampu menggali lubang di sekitar permukaantanah sampai kedalaman dua meter dan aktivitasnyameningkatkan kadar oksigen tanah sampai 30 persen,memperbesar pori-pori tanah, memudahkan pergerakan akartanaman, serta meningkatkan kemampuan tanah untukmenyerap dan menyimpan air. Zat-zat organik dan fraksi liatyang dihasilkan cacing bisa memperbaiki daya ikat antarpartikel tanah sehingga menekan terjadinya prosespengikisan/erosi hingga 40 persen (Kartini, 2008).
  22. 22. Arthropoda Tanah Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam danjumlahnya cukup banyak, yang paling menonjol adalahspringtail dan kutu. Fauna tanah ini mempunyai kerangka luaryang dihubungkan dengan kaki, sebagian besar mempunyaisemacam sistem peredaran darah dan jantung (Hanafiah, dkk,2007). Arthropoda adalah filum yang paling besar dalam duniahewan dan mencakup serangga, laba-laba, udang, lipan danhewan sejenis lainnya. Arthropoda adalah nama lain hewanberbuku-buku. Empat dari lima bagian (yang hidup hari ini) darispesies hewan adalah arthropoda, dengan jumlah di atas satujuta spesies modern yang ditemukan dan rekor fosil yangmencapai awal Cambrian. Arthropoda biasa ditemukan di laut,air tawar, darat, dan lingkungan udara, serta termasuk berbagaibentuk simbiotis dan parasit. Hampir dari 90% dari seluruhjenis 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 lingkunganhidup yang amat kompleks. Kotoran dan jasad hewan sertajaringan tumbuhan akan terkubur dalam tanah. Semuanyamemberi konstribusi dalam menyuburkan tanah. Prosespenyuburan tanah ini dibantu oleh mikrobia. Tanpa mikrobia,semua jasad tidak akan hancur. Salut untuk mikrobia tanahyang mampu menyeimbangkan kelangsungan hidup di bumi.Jumlah dan jenis mikrobia dalam tanah bergantung padajumlah dan jenis, kelembaban, tingkat aerasi, suhu, pH, danpengolahan dapat menambah jumlah mikrobia tanah. Mikrobia tanah berupa bakteri melalui metode hitunganmikroskopik langsung berjumlah milyaran setiap gram tanah,sedangkan hitungan agar cawan diperoleh jutaan. Bakteriumumnya bersifat heterotrof. Contohnya Actinomycetes yang
  23. 23. mencakup jenis-jenis Nocardia, Streptomyces, danMicromonospora. Organisme ini yang menyebabkan bau khastanah. Actinomycetes berperan menambah kesuburan tanahdengan mengurai senyawa-senyawa kompleks dan mampumembentuk 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 dalamproses metabolisme dapat melarutkan mineral-mineralbebatuan. Fungi berjumlah antara ratusan sampai ribuan per gramtanah. Fungi berperan dalam meningkatkan struktur fisik tanahdan dekomposisi bahan-bahan organik kompleks dari jaringantumbuhan seperti selulosa, lignin, dan pektin. ContohnyaPenicillium, Mucor, Rhizopus, Fusarium, Cladosporium,Aspergillus, dan Trichomonas. Populasi alga lebih sedikitdibanding fungi dan bakteri. Alga berperan dalammengakumulasi bahan-bahan organik akibat aktivitasfotosintetik dan bila berasosiasi dengan fungi akan merombakbebatuan menjadi tanah. Misalnya Chlorophyta (alga hijau) danChrysophyta (diatom). Rhizosfer merupakan tempat pertemuanantara tanah dengan akar tumbuhan. Jumlah mikrobia didaerah perakaran lebih banyak dibanding tanah yang tidakterdapat perakaran, karena di daerah perakaran terdapatnutrien-nutrien seperti asam amino dan vitamin yangdisekresikan oleh jaringan akar. Tanah dapat menyuburkan dirinya sendiri karenakeberadaan mikroba tanah. Ungkapan ini tidak berlebihanapabila kita mengamati kehidupan mikroba di dalam tanahyang bermanfaat memperbaiki kesuburan tanah. Saat ini sudahdikenali sekitar dua juta mikroba tanah. Dari sekian mikrobayang ditemukan, ada yang memiliki aktivitas pendukungkesuburan tanaman -- sebagai pelarut P, pengikat N bebas,penghasil faktor tumbuh, perombak bahan organik. Juga adamikroba yang menghasilkan biopestisida, perombak bahankimia agro (pestisida), mikroba resisten logam berat(pengakumulasi dan pereduksi), mikroba perombak sianida,dan mikroba agen denitrifikasi-nitrifikasi. Tanah adalah habitat yang sangat kaya akankeragaman mikroorganisme seperti bakteri, aktinomicetes,fungi, protozoa, alga dan virus. Tanah-tanah pertanian yangsubur mengandung lebih dari 100 juta mikroba per gram tanah.Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitasmikroba-mikroba tersebut. Sebagian besar mikroba tanahmemiliki peranan yang menguntungan bagi pertanian. Mikrobatanah antara lain berperan dalam mendegradasi limbah-limbahorganik pertanian, re-cycling hara tanaman, fiksasi biologis
  24. 24. nitrogen dari udara, pelarutan fosfat, merangsang pertumbuhantanaman, biokontrol patogen tanaman, membantu penyerapanunsur hara tanaman, dan membentuk simbiosismenguntungan. Tiga unsur hara esensial bagi tanaman, yaitu Nitrogen(N), fosfat (P), dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitasmikroba tanah. Hara N sebenarnya tersedia melimpah di udara.Kurang lebih 74% kandungan udara adalah N. Namun, N udaratidak dapat langsung diserap oleh tanaman. Tidak ada satupuntanaman yang dapat menyerap N dari udara. N harusdifiksasi/ditambat oleh mikroba tanah dan diubah bentuknyamenjadi tersedia bagi tanaman. Mikroba penambat N ada yangbersimbiosis dengan tanaman dan ada pula yang hidup bebasdi sekitar perakaran tanaman. Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaanunsur hara tanaman adalah mikroba pelarut fosfat (P) dankalium (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, karenaterikat pada mineral liat tanah yang sukar larut. Di sinilahperanan mikroba pelarut P. Mikroba ini akan melepaskanikatan P dari mineral liat tanah dan menyediakannya bagitanaman. Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P,antara lain: Aspergillus sp, Penicillium sp, Zerowilia lipolitika,Pseudomonas sp. Mikroba yang berkemampuan tinggimelarutkan P, umumnya juga berkemampuan tinggi dalammelarutkan K. Beberapa mikroba tanah juga mampu menghasilkanhormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhantanaman. Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserapoleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat ataulebih besar. Kelompok mikroba yang mampu menghasilkanhormon tanaman, antara lain: Pseudomonas sp danAzotobacter sp. Mikroba-mikroba tanah yang bermanfaat untukmelarutkan unsur hara, membantu penyerapan unsur hara,maupun merangsang pertumbuhan tanaman diformulasikandalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagaibiofertilizer untuk pertanian. Hasil-hasil temuan bioteknologi terbaru, mikrobaantagonis seperti penyakit tular tanah dapat diubah secaraalamiah menjadi mikroba yang mempunyai kemampuanmenyediakan unsurunsur hara bagi tanaman dan melawanpenyakit, karena berperan sebagai produser antibiotik aliasdokter tanaman untuk penyakit tular tanah. Mikroba tersebutdiperoleh dengan cara isolasi dari alam yang kemudian
  25. 25. diperbanyak di laboratorium dan kemudian dapat dipakaisebagai bahan pupuk hayati. Misalnya Trichoderma dan Gliocladium, kedua mikrobaini berperan pentiong dalam ketersediaan nutrisi tanamandalam tanah. Bio-aktifator yang berisi mikroba Trichoderma danGliocladium sangat bermanfaat bagi tanaman, khususnyadalam 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.
  26. 26. Fungsi Ekosistem Tanah Respirasi Tanah Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkataktivitas mikroorganisme tanah. Pengukuran respirasi(mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kalidigunakan untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganismetanah. Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yangbaik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitasmikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah,transformasi N, hasil antara, pH dan rata-rata jumlahmikroorganisrne (Iswandi, 1989). Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan :(1). Jumlah CO2 yang dihasilkan, dan (2) Jumlah O2 yangdigunakan oleh mikroba tanah. Pengukuran respirasi iniberkorelasi baik dengan peubah kesuburan tanah yangberkaitar dengan. aktifitas mikroba seperti: (1) Kandunganbahan 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 terjadikarena adanya kehidupan mikrobia yang melakukan aktifitashidup dan berkembang biak dalam suatu masa tanah. Mikrobiadalam setiap aktifitasnya membutuhkan O2 atau mengeluarkanCO2 yang dijadikan dasar untuk pengukuran respirasi tanah.Laju respirasi maksimum terjadi setelah beberapa hari ataubeberapa minggu populasi maksimum mikrobia dalam tanah,karena banyaknya populasi mikrobia mempengaruhi keluaranCO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan mikrobia. Oleh karenaitu, pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitasmetabolik mikrobia daripada jumlah, tipe, atau perkembanganmikrobia tanah (Ragil, 2009). Adapun cara penetapan tanah di laboratorium lebihdisukai. Prosedur di laboratorium meliputi penetapanpemakaian O2 atau jumlah CO2 yang dihasilkan dari sejumlahcontoh tanah yang diinkubasi dalam keadaan yang diatur dilaboratorium. Dua macam inkubasi di laboratorium adalah : 1)Inkubasi dalam keadaan yang stabil (steady-stato), 2) Keadaanyang berfluktuasi Untuk keadaan yang stabil, kadar air,temperatur, kecepatan, aerasi, dan pengaturan ruangan harusdilakukan dengan sebaik mungkin. Peningkatan respirasi terjadi bila ada pembasahan danpengeringan, fluktuasi aerasi tanah selama inkubasi. Olehkarena itu, peningkatan respirasi dapat disebabkan olehperubahan lingkungan yang luar biasa. Hal ini bisa tidakmencerminkan keadaan aktivitas mikroba dalam keadaanlapang, cara steady-stato telah digunakan untuk mempelajari
  27. 27. dekomposisi bahan organik, dalam penelitian potensi aktivitasmikroba dalam tanah dan dalam perekembangan penelitian(Iswandi, 1989). Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi danaktifitas mikroba tanah. Metode respirasi tanah masih seringdigunakan karena cukup peka, konsisten, sederhana dan tidakmemerlukan alat yang canggih dan mahal. Pengukuranrespirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2 ataujumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia. Laju respirasimaksimum biasanya terjadi setelah beberapa hari ataubeberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimummikrobia. Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebihmencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah,tipe atau perkembangan mikrobia tanah. Respirasimikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitasmikroorganisme tanah. Pengukuran respirasi (mikroorganisme)tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untukmenentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah.Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baikdengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitasmikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah,transformasi N, hasil antara, pH dan rata-rata jumlahmikroorganisrne (Iswandi, 1989). CO2 yang Dilepaskan Akar Tanaman Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang didalamnya terdapat akar tanaman dan berbagai macammikroorganisme. Mikroorganisme dalam tanah biasanyaterkonsentrasi pada daerah sekitar perakaran karena akarmengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan eksudat.Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalampenyerapan unsur hara yang terjadi di rizosfer. Interaksi yangterjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-bedasehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikanharus dilakukan pada kondisi yang tepat. Aktivitasmikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasidan biomassa karbon mikroorganisme (C-organik) tanah(Annisa, 2008). Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenisberdasarkan ketersediaan O2 di udara, yaitu respirasi aerobdan respirasi anaerob. Respirasi aerob merupakan prosesrespirasi yang membutuhkan O2, sebaliknya respirasi anaerobmerupakan proses repirasi yang berlangsung tanpamembutuhkan O2. Respirasi banyak memberikan manfaatbagi tumbuhan. Manfaat tersebut terlihat dalam prosesrespirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik,
  28. 28. dari proses pemecahan tersebut maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuhmeliputi asam amino untuk protein; nukleotida untuk asamnukleat; dan prazat karbon untuk pigmen profirin (sepertiklorofil dan sitokrom), lemak, sterol, karotenoid, pigmenflavonoid seperti antosianin, dan senyawa aromatik tertentulainnya, seperti lignin.
  29. 29. Primary Production Processes in Soils: Roots and Rhizosphere Associates Rhizosphere adalah daerah-sempit dalam tanahyang secara langsung dipengaruhi sekresi akar danmikroba tanah yang berhubungan dengannya. Tanahyang bukan baguian dari rizosfir lasimnya disebut denganistilah “bulk soil”. The rhizosphere contains many bacteriathat feed on sloughed-off plant cells, termedrhizodeposition, and the proteins and sugars released byroots. Protozoa and nematodes that graze on bacteria arealso more abundant in the rhizosphere. Thus, much of thenutrient cycling and disease suppression needed byplants occurs immediately adjacent to roots. Distribusi mikroba dalam Rizosfer (Sumber: http://heartspring.net/images/rhizosphere_micro_organis ms.jpg ..... diunduh 26/6/2011) Akar merupakan organ tumbuhan yang tugas utamanyaadalah menyerap air dan unsure hara dari dalam tanah. Selainitu ternyata akar juga mampu melepaskan beragam senyawa
  30. 30. organic dan anorganik ke lingkungan akar. Perubahan sifatkimia tanah yang berhubungan dengan adanya eksudat akar inidan produk mikroba yang terkait merupakan factor pentingyang mempengaruhi populasi mikroba, ketersediaan hara,kel;arutan unsur toksik dalam rizosfir, dan dengan demikianmempengaruhi kemampuan tanaman untuk berinteraksidengankondisi 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) atausecara aktif (sekresi) dari sel-sel akar yang masih hidup.Model mekanisme yang terlibat dalam pelepasan eksudat akar. Sumber: http://www-mykopat.slu.se/Newwebsite/kurser/SUMMER05/READING/Roemh eld/NeumannRoemheld2.pdf ..... diunduh 26/6/2011 Root exudates detected in higher plantsKelompok Komponen tunggalnyasenyawaSugars Arabinose, glucose, fructose, galactose, maltose, raffinose, rhamnose, ribose, sucrose, xyloseAmino acids all 20 proteinogenic amino acids, aminobutyric acid,and amides homoserine, cysrathionine, mugineic acid phytosiderophores (mugineic acid, deoxy-mugineic acid, hydroxymugineic acid, epi-hydroxymugineic acid, avenic acid, distichonic acid A)Aliphatic Formic, acetic, butyric, popionic, malic, citric, isocitric,acids oxalic, fumaric, malonic, succinic, maleic, tartaric,
  31. 31. oxaloacetic, pyruvic, oxoglutaric, maleic, glycolic, shikimic ,cis-aconitic, trans-aconitic, valeric, gluconicAromatic p-hydroxybenzoic, caffeic, p-coumaric, ferulic, gallic,acids gentisic, protocatechuic, salicylic, sinapic, syringicMiscellaneous Flavonols, flavones, flavanones, anthocyanins,phenolics isoflavonoidsFatty 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, HCO3Sumber: J. Rioval, and A.D.Hanson, 1993. Evidence for a large andsustained glycolytic flux to lactate in anoxic roots of some members ofthe halophytic genus Limonium. Plant Physiol. 101: 553.
  32. 32. 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.jp g ….. diunduh 27/6/2011)
  33. 33. Mekanisme eksklusi Al dasn detoksifikasinya di ujung akar. Sumber: http://www-mykopat.slu.se/Newwebsite/kurser/SUMMER05/READING/Roemh eld/NeumannRoemheld2.pdf ..... diuinduh 26/6/2011Model for mechanisms involved in aluminium (Al) exclusion anddetoxification 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.
  34. 34. 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 manganeseacquisition 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).).
  35. 35. Model mobilisasi Fe dan unsure mikro lainnya (Zn, Mn, Cu) dalam rizosfer tanaman gramineSumber: http://www-mykopat.slu.se/Newwebsite/kurser/SUMMER05/READING/Roemheld/NeumannRoemheld2.pdf ….. diunduh 27/6/2011)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.
  36. 36. Model defisiensi Fe yang dipicu oleh perubahan fisiologi akar dan kimiawi rizosferSumber: http://www-mykopat.slu.se/Newwebsite/kurser/SUMMER05/READING/Roemheld/NeumannRoemheld2.pdf ….. diunduh 27/6/2011)Model for iron (Fe) deficiency-induced changes in root physiology andrhizosphere 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.
  37. 37. Model defisiensi P yang dipicu oleh perubahan fisiologis yang berkaitan dengan pelepasan eksudat akar yang memobilisasi P. Sumber: http://www-ykopat.slu.se/Newwebsite/kurser/SUMMER05/ READING/Roemheld/NeumannRoemheld2.pdf ….. diunduh 27/6/2011)Model for phosphorus (P) deficiency-induced physiological changes associatedwith the release of P-mobilizing root exudates in cluster roots of white lupin.Solid lines indicate stimulation, and dotted lines inhibition of biochemicalreaction sequences or metabolic pathways in response to P deficiency. SS =Sucrose synthase; FK = Fructokinase; PGM = Phosphoglucomutase; PEP =Phosphoenolpyruvate; PEPC = PEP-carboxylase; MDH = Malatedehydrogenase; ME = Malic enzyme; CS = Citrate synthase; PDC = Pyruvatedecarboxylase; ALDH = alcohol dehydrogenase; E-4-P = Erythrose-4-phosphate; DAHP = Dihydroxyacetonephosphate; APase = Acid phosphatase.
  38. 38. Secondary Production: Activities and Functions of Heterotrophic Organisms--Microbes
  39. 39. Secondary Production:Activities and Functions of HeterotrophicOrganisms--The Soil Fauna
  40. 40. Dekomposisi dan Siklus Hara Dekomposisi bahan organik Karbon didaur secara aktif antara CO2 anorganik danmacam-macam bahan organik penyusun sel hidup.Metabolisme ototrof jasad fotosintetik dan khemolitotrofmenghasilkan produksi primer dari perubahan CO2 anorganikmenjadi C-organik. Metabolisme respirasi dan fermentasimikroba heterotrof mengembalikan CO2 anorganik ke atmosfer.Proses perubahan dari C-organik menjadi anorganik padadasarnya adalah upaya mikroba dan jasad lain untukmemperoleh energi. Pada proses peruraian bahan organik dalam tanahditemukan beberapa tahap proses. Hewan-hewan tanahtermasuk cacing tanah memegang peranan penting padapenghancuran bahan organik pada tahap awal proses. Bahanorganik yang masih segar akan dihancurkan secara fisik ataudipotong-potong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil.Perubahan selanjutnya dikerjakan oleh mikroba. Ensim-ensimyang dihasilkan oleh mikroba merubah senyawa organik secarakimia, hal ini ditandai pada bahan organik yang sedangmengalami proses peruraian maka kandungan zat organicyang mudah terurai akan menurun dengan cepat. Unsur karbon menyusun kurang lebih 45-50 persen daribobot kering tanaman dan binatang. Apabila bahan tersebutdirombak oleh mikroba, O2 akan digunakan untuk mengoksidasisenyawa organik dan akan dibebaskan CO2. Selama prosesperuraian, 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-jenismikroba yang aktif. Setiap 10 bagian C diperlukan 1 bagian N(nisbah C/N=10) untuk membentuk plasma sel. Dengan
  41. 41. demikian C-organik yang dibebaskan dalam bentuk CO2 dalamkeadaan aerobik hanya 60-80 % dari seluruh kandungankarbon yang ada. Hasil perombakan mikroba proses aerobikmeliputi CO2, NH4, NO3, SO4, H2PO4. Pada proses anaerobikdihasilkan asam-asam organik, CH4, CO2, NH3, H2S, dan zat-zat lain yang berupa senyawa tidak teroksidasi sempurna, sertaakan terbentuk biomassa tanah yang baru maupun humussebagai hasil dekomposisi yang relatif stabil. Secara total,reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:(CH2O)x + O2 CO2 + H2O + hasil antara + nutrien+ humus +sel +energiBahan organik Hubungan Antara Air, Tanah, Dan Organisme Dalam Dekomposisi Bahan Organik Tanah Untuk hidupnya, manusia perlu berbagai macamtumbuhan untuk berbagai keperluannya, begitu pula hewanbahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuhmanusia. Sementara itu, kebutuhan abiotik pun juga sangatberagam seperti air, mineral, batu, pasir, tanah, udara, dansebagainya. Contoh-contoh tersebut baru menunjukkanhubungan secara langsung. Hubungan secara tidak langsungakan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapatberdiri sendiri dan saling terkait. Sebagai contoh,mikroorganisme pendekomposisi sampah. Jika mikroorganismetersebut tidak ada, siklus berbagai unsur di alam akanterhambat, dan akhirnya akan menimbulkanketidakseimbangan ekosistem. Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketikamakhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganismemengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulangmaterial-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna. Seresahyaitu tumpukan dedaunan kering, rerantingan, dan berbagaisisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun. Serasahyang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubahmenjadi humus (bunga tanah), dan akhirnya menjadi tanah.Lapisan serasah juga merupakan dunia kecil di atas tanah,yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk
  42. 42. terutama para dekomposer. Berbagai jenis kumbang tanah,lipan, kaki seribu, cacing tanah, kapang dan jamur serta bakteribekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yangmenumpuk, sehingga menjadi unsur-unsur yang dapatdimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya.
  43. 43. Siklus Karbon Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbondipertukarkan antara biosfer, geosfer, hidrosfer, dan atmosferBumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbonyang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui).Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yangdihubungkan oleh jalur pertukaran. Reservoir-reservoir tersebutadalah atmosfer, biosfer teresterial (biasanya termasuk pulafreshwater system dan material non-hayati organik sepertikarbon tanah (soil carbon)), lautan (termasuk karbon anorganikterlarut dan biota laut hayati dan non-hayati), dan sedimen(termasuk bahan bakar fosil). Pergerakan tahuan karbon,pertukaran karbon antar reservoir, terjadi karena proses-proseskimia, fisika, geologi, dan biologi yang bermaca-macam. Lautanmengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaanBumi, namun demikian laut dalam bagian dari kolam inimengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer. Siklus karbon di alam (Sumber:http://www.rsc.org/Education/Teachers/Resources/jesei/oceans/fig1. gif ….. diunduh 25/6/2011)
  44. 44. Dinamika reaksi karbon dalam tanah Perombakan bahan organic tanah (Sumber:http://www.soils.wisc.edu/courses/SS325/som.gif ….. diunduh 25/6/2011)
  45. 45. Jalur perombakan aerobik bahan organic tanah.(Sumber: http://www.agnet.org/images/library/bc53003f4.jpg ….. diunduh 26/6/2011) Jalur perombakan anaerobik bahan organic tanah.(Sumber: http://www.agnet.org/images/library/bc53003f4.jpg ….. diunduh 26/6/2011)
  46. 46. Jalur perombakan respirasi fakultatif bahan organik tanah. (Sumber: http://www.agnet.org/images/library/bc53003f4.jpg ….. diunduh 26/6/2011) Jalur perombakan bahan organik tanah pembentukan substansi humat . (Sumber: http://www.agnet.org/images/library/bc53003f4.jpg ….. diunduh 26/6/2011)Mikroba yang terlibat dalam perombakan bahan organic tanah:
  47. 47. Mikroba tanah dalam Perombakan karbon (Sumber: http://www.new- ag.msu.edu/Portals/0/images/NANimages06/7- 26CarmenFig1.gif ..... diunduh 25/6/2011)
  48. 48. Peranan bahan organic tanah dalam siklus karbon. Sumber:http://saret.ifas.ufl.edu/publications/bsbc/chap4.htm ..... diunduh 25/6/2011)
  49. 49. Siklus Nitrogen Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawayang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macambentuk kimiawi yang lain. Transformasi ini dapat terjadi secarabiologis maupun non-biologis. Beberapa proses penting padasiklus nitrogen, antara lain fiksasi nitrogen, mineralisasi,nitrifikasi, denitrifikasi. Walaupun terdapat sangat banyakmolekul nitrogen di dalam atmosfir, nitrogen dalam bentuk gastidaklah reaktif.[1] Hanya beberapa organisme yang mampuuntuk mengkonversinya menjadi senyawa organik denganproses yang disebut fiksasi nitrogen. Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena prosesgeofisika, seperti terjadinya kilat. Kilat memiliki peran yangsangat penting dalam kehidupan, tanpanya tidak akan adabentuk kehidupan di bumi. Walaupun demikian, sedikit sekalimakhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yangterbentuk dari alam tersebut. Hampir seluruh makhluk hidupmendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain.Oleh sebab itu, reaksi fiksasi nitrogen sering disebut prosestopping-up atau fungsi penambahan pada tersedianyacadangan senyawa nitrogen. Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsinitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupunasam nukleat. Di dalam tubuh, makromolekul ini dicernamenjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dankomponen dari nukleotida, dan dipergunakan untuk sintesisprotein dan asam nukleat yang baru, atau senyawa lainnya.Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukanpada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata,artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupannutrisi senyawa lain, sedang sisanya dapat disintesis denganmenggunakan beberapa bahan dasar nutrisi, termasuksenyawa intermediat dari siklus asam sitrat. Asam amino esensial disintesis oleh organismeinvertebrata, biasanya organisme yang mempunyai lintasanmetabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasilebih tinggi, yang telah punah dalam perjalanan evolusimakhluk vertebrata. Nukleotida yang diperlukan dalam sintesisRNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasanmetabolisme, sehingga istilah "nukleotida esensial" kurangtepat. Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yangdidapat dari asam amino glutamina, asam aspartat dan glisina,layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosayang didapat dari glukosa. Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalamproses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi.
  50. 50. 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 ditambat/difiksasi 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 nitrogenterdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain, misalnyaMarsiella crenata. Selain itu, terdapat bakteri dalam tanahyang dapat mengikat nitrogen secara langsung, yakniAzotobacter sp. yang bersifat aerob dan Clostridium sp. yangbersifat anaerob. Nostoc sp. dan Anabaena sp. (ganggang biru)juga mampu menambat nitrogen. Nitrogen yang diikat biasanyadalam bentuk amonia. Amonia diperoleh dari hasil penguraianjaringan yang mati oleh bakteri. Amonia ini akan dinitrifikasi olehbakteri nitrit, yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehinggamenghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan.Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan, nitrat diubah menjadiamonia kembali, dan amonia diubah menjadi nitrogen yangdilepaskan ke udara. Dengan cara ini siklus nitrogen akanberulang dalam ekosistem.
  51. 51. SIklus nitrogen di alam (Sumber: http://soilcarboncenter.k- state.edu/newsletters/11_30_07_files/image004.jpg ..... diunduh 25/6/2011) Transformasi nitrogen (N) oleh Mikroba Unsur N adalah komponen utama protoplasma,terdapat dalam jumlah besar dalam bentuk teroksidasi. Bahanyang mengandung N dapat mengalami amonifikasi, nitrifikasi,dan denitrifikasi, tergantung bentuk senyawa-N danlingkungannya. Beberapa reaksi redoks kunci dalam daur N di alamsemuanya dilakukan oleh mikroba. Secara termodinamik N 2gas adalah bentuk paling stabil dan seimbang. Jumlah Nterbesar di udara sebagai gas N2 yang merupakan sumberutama N. Untuk memecahkan ikatan rangkap 3 N=N diperlukanenergi yang besar, berarti penggunaan N 2 adalah proses yangmemerlukan energi besar. Hanya sejumlah kecil jasad yangdapat menggunakan N2 dalam proses penambatan (fiksasi) N2,yang menyebabkan N lebih mudah digunakan yaitu dalam
  52. 52. bentuk amonia dan nitrat. Oleh karena N2 gas merupakansumber utama N maka penambatan N 2 secara ekologis sangatpenting. Dalam daur N secara global terjadi pemindahan dariatmosfer ke dalam tanah. Sebagian gas N berupa oksida(N2O), dan sebagian lain berbentuk gas NH 3. Pemindahanantara tanah dan air terutama sebagai N-organik, ionammonium, dan ion nitrat. a. Penambatan Nitrogen (N2) oleh Bakteri Tanah Penambatan N2 dapat terjadi secara simbiotik,nonsimbiotik, dan kimia. Nitrogenase adalah ensim utamadalam penambatan N2 udara secara biologis. Ensim inimempunyai dua macam protein, yang satu mengandung Modan Fe dan yang lain mengandung Fe. Ensim ini sangat sensitifterhadap O2 dan aktivitasnya memerlukan tekanan O2 sangatrendah. Selain itu juga diperlukan ATP, feredoksin, pereduksidan mungkin sitokrom dan koensim. Reaksinya adalah sebagaiberikut: N2 + 6 e- 2 NH3 (Δ G= 15 Kkal) Reaksi ini memerlukan energi karena G bernilai positif.Amonia yang dibebaskan diasimilasi menjadi asam amino yangselanjutnya disusun menjadi protein. Dalam lingkungan tanah,penambatan N2 terbesar dilakukan oleh bakteri Rhizobium(Bakteri yang bersimbiosis dalam perakaran legum). Jumlah N 2yang ditambat oleh bakteri ini 2-3 kali lebih besar daripada olehjasad nonsimbiotik. Bakteri Rhizobium yang bersimbiosisdengan akar tanaman kedelai atau alfalfa dapat menambatlebih dari 300 kg N/ha/th, sedang penambat N yang hidup
  53. 53. bebas Azotobacter hanya mampu menambat 0.5-2.5 kgN/ha/th. Selain Azotobacter, bakteri lain yang dapat menambatN2 udara adalah spesies-spesies Beijerinckia, Chromatium,Rhodopseudomonas, Rhodospirillum, Rhodomicrobium,Chlorobium, Chloropseudomonas, Desulfovibrio,Desulfotomaculum, Klebsiella, Bacillus, Clostridium,Azospirillum, Pseudomonas, Vibrio, Thiobacillus, danMethanobacillus. Kecepatan penambatan N2 udara oleh jasadnon-simbiotik kecil, tetapi mikroba ini distribusinya dalam tanahtersebar luas, sehingga peranannya penting. Kecepatan penambatan N2 udara oleh Azotobacter danAzospirillum lebih tinggi di daerah rhizosfer daripada dalamtanah di luar daerah perakaran. Hal ini disebabkan karenaadanya bahan organik dari eksudat akar. Pada lingkungan tanah tergenang, sianobakteria sepertiAnabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling pentingdalam menambat N2 udara. Sebagian sianobakteriamembentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yangsensitive terhadap O2 dari ekosistem yang menggunakan O2(lingkungan aerobik). Sianobakteria pada tanah sawah yangditanami padi, dalam keadaan optimum dapat menambat 100-150 kg N/ha/tahun. Sianobakteria penambat nitrogen dapathidup bersimbiosis dengan jasad lain, seperti dengan jamurpada lumut kerak (Lichenes), dengan tanaman air Azollamisalnya Anabaena azollae. b. Amonifikasi Berbagai tanaman, binatang, dan mikroba dapatmelakukan proses amonifikasi. Amonifikasi adalah proses yangmengubah N-organik menjadi N-ammonia. Bentuk senyawa Ndalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besarterdapat dalam bentuk amino penyusun protein. Senyawa N
  54. 54. organik yang lain adalah khitin, peptidoglikan, asam nukleat,selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuatdan digunakan sebagai pupuk yaitu urea. Proses amonifikasi dari senyawa N-organik padaprinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba.Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peranensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkanasam amino. Selanjutnya tergantung macam asam aminonyadan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam aminoakan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasilakhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia. Reaksiumumnya adalah sebagai berikut: protease deaminasi PROTEIN ----------------- ASAM AMINO ------------------NH3 Urea yang mengalami proses amonifikasi akanterhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan olehmikroba tanah. Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akanmengalami proses amonifikasi sebagai berikut: urease CO(NH2)2 + H2O ---------------------- 2 NH3 + CO2 Dalam keadaan asam dan netral amonia beradasebagai ion amonium. Sebagian amonia hasil amonifikasidibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer, sehingga lepas darisistem tanah. Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosferdapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia, sehingga
  55. 55. dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama airhujan. Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba,selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain.Di dalam sel, ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutaminsintase atau mengalami proses aminasi langsung denganasam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino. c. Nitrifikasi Dalam proses nitrifikasi, ammonia (NH3) atau ion NH4+dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat dengan reaksi sebagaiberikut: NH4+ + 1,5 H2O --------------- NO 2- + 2 H+ + H2O (Δ G =-66 Kkal) NO2- + 0,5 O2 ------------------------- NO3- (Δ G = -17 Kkal) Proses ini dilakukan oleh mikroba khemoototrof, yangmenggunakan energinya untuk asimilasi karbon dalam bentukCO2. Kedua langkah reaksi yang menghasilkan energy inidilakukan oleh jasad yang berbeda, tetapi reaksinyaberlangsung bersamaan sehingga jarang terjadi akumulasiNO2-. Dalam reaksi tersebut dihasilkan ion H+, sehingga adakemungkinan dapat menurunkan pH lingkungan. Di dalam tanah, genus utama pengoksidasi ammoniamenjadi nitrit adalah Nitrosomonas dan yang dominanmenghasilkan nitrat adalah Nitrobacter. Mikroba lain yangmampu mengoksidasi ammonia menjadi nitrit adalahNitrospira, Nitrosococcus, dan Nitrosolobus. Selain Nitrobacter,mikroba lain yang mampu mengubah nitrit menjadi nitrat adalahNitrospira, dan Nitrococcus. Bakteri tanah yang mengoksidasi
  56. 56. ammonium menjadi nitrit dan nitrat umumnya mempunyai sifatkhemoautotrofik. Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawaanorganik sebagai satu-satunya sumber energi danmenggunakan CO2 sebagai sumber karbon. Selain itu terdapatmikroba heterotrof baik bakteri maupun jamur juga berperandalam proses nitrifikasi. d. Reduksi Nitrat (Denitrifikasi) Ion nitrat dapat diubah menjadi bahan organik olehmikroba melalui proses asimilasi reduksi nitrat. Sekelompokmikroba heterotrof termasuk bakteri, jamur dan algae dapatmereduksi nitrat. Proses ini menggunakan sistem ensim nitratdan nitrit reduktase, membentuk ammonia yang kemudiandisintesis menjadi protein. Pada lingkungan tanpa oksigen, ion nitrit dapatberfungsi sebagai aseptor elektron terakhir, yang dikenalsebagai proses respirasi nitrat atau asimilasi nitrat. Dalam proses desimilasi reduksi nitrat, nitrat diubahmenjadi bahan tereduksi sedang senyawa organik dioksidasi.Pada keadaan anaerob, reaksi ini lebih banyak menghasilkanenergi dibandingkan energi yang dihasilkan oleh reaksifermentasi. Ada dua tipe desimilasi reduksi nitrat. Sekelompokmikroba fakultatif anaerob seperti Alcaligenes, Escherichia,Aeromonas, Enterobacter, Bacillus, Flavobacterium, Nocardia,Spirillum, Staphylococcus, dan Vibrio mampu mereduksi nitratmenjadi nitrit dalam keadaan anaerob. Nitrit yang dihasilkandiekskresikan, sehingga mikroba dapat mereduksinya melaluihidroksilamin ke ammonium. Ensim yang bekerja pada reaksitersebut melibatkan sistem ensim nitrat reduktase dan nitritreduktase.
  57. 57. Mikroba pereduksi nitrat seperti Paracoccusdenitrificans, Thiobacillus denitrificans dan beberapaPseudomonas mempunyai tahap reaksi reduksi yang lebihlengkap sebagai berikut: NO3- ------------- NO2- ------------- NO ----------- N2O--------------- N2 Reaksi denitrifikasi ini dapat terjadi dalam keadaanlingkungan anaerob pada tekanan oksigen yang sangat rendah(reduktif). Walaupun demikian denitrifikasi juga dapat terjadidalam keadaan aerob apabila terdapat mikrohabitat anion.Mikroba denitrifikasi utama di dalam tanah ialah generaPseudomonas dan Alcaligenes. Mikroba lain yang juga mampumereduksi nitrat adalah Azospirillum, Rhizobium, Rhodo-pseudomonas, dan Propionibacterium.
  58. 58. Siklus Fosfor Transformasi fosfor oleh mikroba Mikroba tanah dapat berperan dalam prosespenyediaan unsur hara untuk tanaman. Pada tanah-tanahkahat unsur hara tertentu yang perlu masukan tinggi untukmemanipulasi secara kimia agar ketersediaannya meningkat,maka penyediaan secara biologis dengan menggunakanmikroba menjadi sangat penting. Kenyataan di alam, padarhizosfer (daerah sekitar perakaran) setiap tanamanmerupakan habitat yang sangat baik untuk pertumbuhanmikroba. Oleh karenanya penggunaan mikroba yang hidup dirhizosfer yang dapat meningkatkan serapan unsur haratanaman menjadi perhatian utama pada kajian ini. Mikrobayang berperan dalam transformasi P dalam tanah adalahmikoriza yang bersimbiosis dengan perakaran tanaman danmikroba pelarut fosfat yang hidup bebas di daerah perakaran. a. Mikorhiza Vesikular Arbuskular Mikoriza (VAM) Pada keadaan tanah yang kurang menguntungkan bagipertumbuhan tanaman, telah ditemukan adanya simbiosistanaman dengan sejenis jamur yang disebut mikoriza. Mikorizaterdiri atas beberapa macam spesies, simbion untuk tanamanpertanian pada umumnya adalah endomikoriza yang dikenalsebagai vesicular arbuskular mikoriza (VAM). Tanamanmemerlukan mikoriza untuk pengambilan unsure hara terutamakemampuannya untuk meningkatkan serapan P, sehinggadapat membantu pertumbuhan tanaman terutama pada tanah-tanah kahat P.
  59. 59. Vesikular Arbuskular Mikoriza pada akar tanamanSumber: http://sumarsih07.files.wordpress.com/2008/11/vi-mikroba- dan-kesuburan-tanah.pdf ...... diunduh 23/6/2011 Ektomikoriza pada akar tanamanSumber: http://sumarsih07.files.wordpress.com/2008/11/vi-mikroba- dan-kesuburan-tanah.pdf ...... diunduh 23/6/2011
  60. 60. Perakaran tanaman yang terinfeksi mikorizamempunyai daya serap yang lebih besar terhadap air danunsur hara, khususnya P, apabila dibandingkan dengantanaman tanpa mikoriza. Hal ini disebabkan adanya miseliumjamur mikoriza yang tumbuh keluar dari akar sehingga dayajangkau dan luas permukaan perakaran meningkat, akibatnyadapat memperbesar daya serap akar. Diduga bahwa hifaeksternal mikoriza menyerap ion secara intersepsi dan melaluipertukaran kontak langsung, sehingga penyerapan ion olehtanaman dengan cara tersebut menjadi lebih besar, sedangkanpenyerapan secara difusi dan aliran massa tetap berlangsung.Dengan demikian pada ketersediaan P yang sama, makatanaman bermikoriza dapat menyerap P yang lebih besarapabila dibandingkan dengan tanaman tanpa mikoriza. Tanaman bermikoriza mempunyai daya serap akaryang lebih besar sehingga mengakibatkan unsur hara yangdapat diserap oleh tanaman juga meningkat. Oleh karena sifatdan cara penyerapan unsur hara yang berbeda satu sama lain,maka jumlah unsur hara yang dapat diserap oleh adanyamiselium jamur mikoriza ini kemungkinan juga berbeda, dan halini dapat menyebabkan respon mikoriza pada serapan unsurhara tertentu sangat besar tetapi untuk unsur hara yang laintidak sama. Penyerapan unsur hara oleh tanaman dapat secarapasif dan aktif, ada yang berpendapat bahwa pengaruhmikoriza lebih nyata pada unsur hara yang terutama diseraptanaman secara pasif dan sifat ionnya tidak lincah, sepertifosfor yang terutama diserap oleh akar secara difusi. Fosformerupakan unsur penting penyusun ATP, dan ATP merupakanbentuk energi tinggi yang sangat berperanan dalam
  61. 61. penyerapan unsure hara secara aktif, sehingga peningkatanserapan fosfor memungkinkan peningkatan serapan unsur haralain yang diserap secara aktif oleh perakaran tanaman. Mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosismutualistik antara jamur (mykus) tanah kelompok tertentu danperakaran (rhiza) tumbuhan tingkat tinggi. Berdasarkan strukturtubuhnya dan cara infeksi terhadap tanaman inang, mikorizadapat dikelompokkan ke dalam 3 golongan besar yaituEndomikoriza, Ektomikoriza, dan Ektendomikoriza.Endomikoriza lebih dikenal dengan Vesikular ArbuskularMikoriza atau disingkat VAM, karena pada simbiosis denganperakaran dapat membentuk arbuskul dan vesikula di dalamakar tanaman. Berdasarkan struktur arbuskul atau vesikulayang dibentuk, maka VAM dapat digolongkan ke dalam 2 subordo, yaitu Gigaspoinae dan Glominae. Sub ordo Gigaspoinaeterdiri atas satu famili Gigaspoceae yang beranggotakan 2genus yaitu Gigaspora sp. dan Scutellospora sp. Kedua genusini tidak membentuk struktur vesikula tetapi hanya membentukarbuskul apabila berasosiasi dengan akar tumbuhan. Salahsatu anggota sub ordo Glominae adalah Glomus sp. Vesikular Arbuskular Mikoriza merupakan simbiosaantara jamur tanah yang termasuk kelompok Endogonalesdengan semua tanaman yang termasuk dalam Bryophyta,Pteridophyta, Gymnospermae dan Angiospermae, kecuali padafamily Cruciferae, Chenopodiaceae dan Cyperaceae yangbelum diketahui adanya simbiosis dengan jamur tersebut.Simbiosis antara tanaman dengan mikoriza terjadi denganadanya pemberian karbohidrat dari tanaman kepada jamur danpemberian unsur hara terutama P dari jamur kepada tanaman.Oleh karena itu perkembangan mikoriza pada akar sangattergantung pada tingkat fotosintesis tanaman inang. Jamur
  62. 62. membutuhkan senyawa carbon yang dihasilkan oleh tanamaninang, sehingga kemampuan tanaman untuk mensuplaisenyawa carbon dari hasil fotosintesis menentukankeberhasilan tanaman bersimbiosis dengan jamur. Akartanaman dapat menghasilkan senyawa yang dapatmerangsang pertumbuhan jamur VAM. Senyawa tersebutberupa flavonoid yang disebut eupalitin (3,5-dihidroksi-6,7-dimetoksi-4-hidroksi flavon) yang dapat merangsangpertumbuhan hifa VAM, selain itu ada senyawa lain yang belumteridentifikasi yang dapat berfungsi sebagai molekul sinyaluntuk terjadinya simbiosis tanaman-VAM. Bagian penting dari VAM adalah adanya hifa eksternalyang dibentuk diluar akar tanaman. Hifa ini membantumemperluas daerah penyerapan akar tanaman. Jumlahmiselium eksternal dapat mencapai 80 cm per cm panjangakar, yang perkembangannya dipengaruhi oleh keadaan tanahterutama aerasi. Dengan semakin luasnya daerah penyerapanakar maka semakin besar pula daya serap akarnya, sehinggaadanya mikoriza pada perakaran tanaman akan dapatmeningkatkan penyerapan unsur hara. Penyerapan air olehakar juga menjadi lebih besar, sehingga tanaman lebih tahanterhadap kekeringan. Manfaat lain adanya mikoriza adalahdapat meningkatkan ketahanan terhadap serangan patogenakar, dan dapat memproduksi hormon dan zat pengaturtumbuh yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman. Vesikular Arbuskular Mikoriza mempunyai struktur hifaeksternal dan hifa internal, hifa gulung, arbuskul dan vesikula.Hifa jamur mikoriza tidak bersekat, tumbuh diantara sel-selkorteks dan bercabang-cabang di dalam sel tersebut. Di dalamjaringan yang diinfeksi dibentuk hifa yang bergelung-gelungatau bercabang-cabang yang sering disebut arbuskul. Arbuskul
  63. 63. merupakan cabang-cabang hifa dikotom, struktur ini akantampak sebagai massa protoplasma yang berbutir-butir danbercampur baur dengan protoplasma sel tanaman. Arbuskulmempunyai hifa bercabang halus yang dapat meningkatkan 2-3kali luas permukaan plasmolema akar, dan diduga berperansebagai pemindah unsur hara antara jamur dan tanamaninang. Arbuskul dapat dibentuk dua sampai tiga hari setelahinfeksi jamur terjadi pada perakaran. Vesikula mengandunglipida, terutama berfungsi sebagai organ penyimpan. Apabilasel kortek rusak, vesikula dapat dibebaskan ke dalam tanah,dan selanjutnya dapat berkecambah dan merupakan propagulinfektif. Perakaran yang terinfeksi VAM tidak terjadi perubahannyata secara fisik, sehingga hanya dapat dideteksi denganteknik pewarnaan dan diamati dengan mikroskop. Di dalamtanah, mikoriza dapat membentuk spora yang tumbuh satu-satu atau berkelompok yang disebut sporokarp. Berdasarkantipe sporanya, dibedakan yang dapat membentukklamidospora, yaitu genera Glomus, Sclerocystis, danComplexipes. Sedangkan yang membentuk asigospora adalahgenera Gigaspora, Acaulospora dan Entrophospora. Pengaruh yang menguntungkan dari mikoriza untukpertumbuhan tanaman, yang menunjukkan bahwa tanamanyang bermikoriza mempunyai berat kering yang lebih besar daritanaman yang tidak bermikoriza. Tanaman yang bermikorizatumbuh normal sedangkan tanaman tanpa mikorizamenunjukkan gejala defisiensi P. Mikoriza memperbaikipertumbuhan tanaman dengan jalan meningkatkan penyerapanunsurunsur hara dari dalam tanah, terutama unsur P. Olehkarena P merupakan hara utama untuk pertumbuhan tanaman,maka pengaruh infeksi mikoriza sangat nyata. Dengandemikian respon pertumbuhan tanaman merupakan akibat
  64. 64. langsung ataupun tidak langsung dari perbaikan penyerapan P.Selain itu juga didukung oleh peningkatan serapan unsur-unsurlain, seperti N, S, Zn dan Cu. b. Mikroba Pelarut Fosfat Bakteri yang diketahui dapat melarutkan fosfat adalahbermacam-macam spesies dari genera Bacillus,Pseudomonas, Arthrobacter, Micrococcus, Streptomyces, danFlavobacterium. Spesies-spesies bakteri yang mempunyaidaya tinggi untuk melarutkan fosfat adalah Pseudomonasstriata, P. rathonis, Bacillus polymyxa, dan Bacillusmegaterium. Semua bakteri tersebut mempunyai kemampuanyang stabil dalam melarutkan P tidak tersedia dalam tanah danbatu fosfat. Kebanyakan bakteri yang dapat melarutkan fosfatadalah bakteri pembentuk spora. Selain bakteri, berbagai jamuryang diketahui dapat melarutkan fosfat adalah bermacam-macam spesies dari genera Aspergillus, Penicillium dankhamir. Beberapa varitas dari spesies jamur Aspergillus nigermempunyai daya tinggi untuk melarutkan fosfat. Mikroba pelarut fosfat heterotrof dapat menghasilkanasam-asam organik. Berbagai asam organik tersebut terutamaasam-asam hidroksi dapat mengikat secara khelat danmembentuk kompleks yang relatif stabil dengan kation-kationCa2+, Mg2+, Fe3+, dan Al3+, sehingga fosfat yang semula terikatoleh kation-kation tersebut menjadi terlarut. Beberapa bakteridisamping menghasilkan asam organik non-volatil juga dapatmembentuk asam volatil. Asam organik yang dihasilkan olehsatu jenis bakteri dapat bermacam- macam, seperti asamglukonat. Pembentukan asam organik seperti asam-asamkarboksilat yang terjadi selama perombakan bahan organikoleh jamur dapat menyebabkan larutnya batu fosfat. Pelarutan
  65. 65. batu fosfat dapat diketahui dengan meningkatnya Ca yangterlepas dari batu fosfat. Dari metode tersebut diketahui bahwapelarutan batu fosfat meningkat terus sampai hari ke 90.Peningkatan jumlah asam karboksilat dan total keasamanorganik sebanding dengan peningkatan pelarutan batu fosfat. Beberapa mikroba yang bersifat khemolitotrofik jugaberperan dalam proses pelarutan fosfat tidak tersedia dalamtanah. Bakteri kelompok Nitrosomonas dan Thiobacillusberturut-turut dapat menghasilkan asam nitrat dan asam sulfat.Asam-asam tersebut merupakan asam kuat yang mampumelarutkan fosfat yang berbentuk tidak larut.
  66. 66. Jaring-jaring makanan dalam tanah: The living part of the soil is just as critical to plantgrowth as the physical soil structures. Soil microorganisms arethe essential link between mineral reserves and plant growth.The cycles that help nutrients to flow from soil to plant are allinterdependent and they work only with the help of the livingorganisms that constitute the soil community. Jaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber: http://www.prism.gatech.edu/~gh19/b1510/ecosys.htm ..... diunduh 25/6/2011) Soil organisms, from bacteria and fungi to protozoansand nematodes, on up to mites, springtails and earthworms,perform a vast array of fertility-maintenance tasks. Organic soilmanagement aims at helping soil organisms maintain fertility;conventional (non-organic) soil management merely substitutesa simplified chemical system to provide nutrients to plants.Once a healthy soil ecosystem is disrupted by the excessiveuse of soluble synthetic fertilizers, restoring it can be a long andcostly process. In many cases, the excessive use of energy-intensive petroleum-based fertilizers and pesticides hasdestroyed the biological fertility of soil, so growers use ever-larger amounts of these materials to sustain crop growth. Like
  67. 67. all living things, the creatures of the soil community need food,water, and air to carry on their activities A basic diet of plenty oforganic material, enough moisture, and well-aerated soil willkeep their populations thriving. Soil creatures thrive on raw organic matter with abalanced ratio of carbon to nitrogen, about 25 to 30 partscarbon to 1 part nitrogen. Carbon, the form of carbohydrates,is the main course for soil organisms. Given lots of it, they growquickly scavenging every scrap of nitrogen from the soil systemto go with it. That’s why adding lots of high-carbon materials toyour soil can cause nitrogen deficiencies in plants. In the longterm, carbon is the ultimate fuel for all soil biological activity andtherefore of humus formation and productivity. A balancesupply of mineral nutrients is also essential for soil organisms,and micronutrients are important to the many bacterialenzymes involved in their biochemical transformationsJaring-jaring makanan dalam tanah (Sumber:http://www.ecowalkthetalk.com/blog/2010/06/14/organic-gardening-importance-of-balanced-soils/ ….. diunduh 25/6/2011)
  68. 68. Biodiversitas Tanah dan Keterkaitannyadengan Proses-proses Soil. Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistemterrestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organismeyang disebut sebagai biodiversitas tanah. Biodiversitas tanahmerupakan diversitas alpha yang sangat berperan dalammempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untukmenopang kehidupan di dalam dan di atasnya. Pemahamantentang biodiversitas tanah masih sangat terbatas, baik darisegi taksonomi maupun fungsi ekologinya. Makrofauna tanahmerupakan kelompok fauna bagian dari biodiversitas tanahyang berukuran sekitar 2 mm hingga 20 mm. Makrofauna tanahmerupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperanpenting dalam perbaikan sifat fisik, kimia, dan biologi. Dalamdekomposisi bahan organik, makrofauna tanah lebih banyakberperan dalam proses fragmentasi (comminusi) sertamemberikan fasilitas lingkungan (mikrohabitat) yang lebih baikbagi proses dekomposisi lebih lanjut yang dilakukan olehkelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagaijenis bakteri dan fungi. Peran makrofauna tanah lainnya adalahdalam 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 untukmenjaga kesuburan tanah atau kesehatan tanah. Organisme sebagai bioindikator kualitas tanah bersifatsensitif terhadap perubahan, mempunyai respon spesifik danditemukan melimpah di dalam tanah. Salah satu organismetanah adalah fauna yang termasuk dalam kelompokmakrofauna tanah (ukuran > 2 mm) terdiri dari milipida,isopoda, insekta, moluska dan cacing tanah (Wood, 1989).Makrofauna tanah sangat besar peranannya dalam prosesdekomposisi, aliran karbon, redistribusi unsur hara, siklus unsurhara, bioturbasi dan pembentukan struktur tanah (Anderson,1994). Biomasa cacing tanah telah diketahui merupakanbioindikator yang baik untuk mendeteksi perubahan pH,keberadaan molekul organik, kelembaban tanah dan kualitashumus. Rayap berperan dalam pembentukan struktur tanahdan dekomposisi bahan organik. Penentuan bioindikatorkualitas tanah diperlukan untuk mengetahui perubahan dalamsistem tanah akibat pengelolaan yang berbeda. Perbedaanpenggunaan lahan akan mempengaruhi populasi dankomposisi makrofauna tanah. Pengolahan tanah secaraintensif, pemupukan dan penanaman secara monokultur padasistem pertanian konvensional dapat menyebabkan terjadinyapenurunan secara nyata biodiversitas makrofauna tanah.
  69. 69. Populasi, biomasa dan diversitas makrofauna tanahdipengaruhi oleh praktek penggelolaan lahan danpenggunaannya. Sebaliknya, pada lahan terlantar karenakualitas lahannya tergolong masih rendah menyebabkan hanyamakrofauna tanah tertentu yang mampu bertahan hidup,sehingga diversitas makrofauna tanah baik yang aktif dipermukaan tanah maupun di dalam tanah juga sangat rendah.Fauna tanah memerlukan persyaratan tertentu untuk menjaminkelangsungan hidupnya. Struktur dan komposisi makrofaunatanah sangat tergantung pada kondisi lingkungannya.Makrofauna tanah lebih menyukai keadaan lembab dan masamlemah sampai netral (Notohadiprawiro, 1998). Hakim dkk(1986) dan Makalew (2001), menjelaskan faktor lingkunganyang dapat mempengaruhi aktivitas organisme tanah yaitu,iklim (curah hujan, suhu), tanah (kemasaman, kelembaban,suhu tanah, hara), dan vegetasi (hutan, padang rumput) sertacahaya matahari. Cahaya matahari merupakan salah satu faktor yangdapat mempengaruhi sifat-sifat tumbuhan dan hewan.Tumbuhan dan hewan yang berbeda memiliki kebutuhan akancahaya, air, suhu, dan kelembapan yang berbeda. Berdasarkanresponnya terhadap cahaya, makrofauna tanah ada yang aktifpada pagi, siang, sore, dan malam hari. Kebanyakanmakrofauna permukaaan tanah aktif di malam hari. Selainterkait dengan penyesuaian proses metabolismenya, responmakrofauna tanah terhadap intensitas cahaya matahari lebihdisebabkan oleh akitivitas menghindari pemangsaan daripredator. Dengan pergerakaannya yang umumnya lambat,maka kebanyakan jenis makrofauna tanah aktif atau muncul kepermukaan tanah pada malam hari. Bahan organik tanaman merupakan sumber energiutama bagi kehidupan biota tanah, khususnya makrofaunatanah, sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanamanmenentukan kepadatannya. Makrofauna tanah umumnyamerupakan konsumen sekunder yang tidak dapatmemanfaatkan bahan organik kasar/seresah secara langsung,melainkan yang sudah dihancurkan oleh jasad renik tanah.

×