MIKROBA TANAH

Penyebaran Mikroba di dalam Tanah

1.        Susunan Tanah

     Tanah terdiri atas hancuran batu-batuan. Partikel itu ada yang sebesar butiran pasir, adapun yang sangat halus yang lebih kecil daipada 0,02mm, yaitu yang merupakan lumpur. Hancuran yang halus itu merupakan suatu sistem koloid dalam air, ingat sajalah akan air yang berwarna keruh (coklat) karena mengandung lumpur.

            Sifat-sifat tanah bergantung kepada besar kecilnya partikel-partikel yang merupakan komponen-komponen tanah tersebut. Misalnya, tanah pasir berbeda dengan tanah liat dalam hal kemampuan menahan air, kemampuan mengurung udara dan karenanya juga berbeda dalam menahan panas.

            Didalam tanah terdapat air kimia, yaitu air yang bersatu dalam partikel; air higroskopik, yaitu air yang melekat pada partikel tanah; air kapiler, yaitu air yang berada di sela-sela partikel tanah, dan air gravitasi, yaitu air yang berkumpul sebagai genangan di atas lapisan tak tembus air.

            Kecuali itu, tanah mengandung mineral. Elemen-elemen yang ada di dalam tanah dapat berbentuk ion-ion, dan ion-ion mempengaruhi keasaman atau kebasaan tanah. Lazimnya keasaman dan kebasaan tanah itu dinyatakan dengan pH. Air kapur adalah basa, dan air yang banyak mengandung sampah-sampah biasanya asam.

            Penyinaran (radiasi) dari matahari berpengaruh besar terhadap kehidupan mikroorganisme di dalam tanah. Partikel tanah, elemen-elemen, pH, udara, air, sinar adalah komponen-komponen anorganik. Mereka merupakan faktor-faktor alam.

            Di dalam tanah terdapat juga hancuran dari sisa-sisa makhluk hidup, bagian-bagian ini merupakan komponen organik.

2.        Komposisi Tanah

            Bila suatu tanah dianalisis merupakan campuran yang terdiri dari bahan organik, bahan anorganik, air, udara yang kesemuanya tercampur menjadi satu dalam keadaan yang sedemikian sempurnanya sehingga bahan-bahan penyusun itu sukar dipisahkan antara satu dengan yang lainnya. Susunan rata-rata atas dasar volume yang dianggap optimal untuk keperluan pertanian, adalah 45% senyawa organik, 25% air, 25%, udara, 5% senyawa organik.

            Senyawa organik merupakan akumulasi sisa-sisa tanaman yang sebagian telah diuraikan, dan bahan organik ini merupakan bagian yang mudah diserang oleh jasad hidup di dalam tanah yang sebagian besar tersusun oleh mikroba, seperti bakteria, jamur, ragi, mikroalga, dan protozoa. Karenanya mikroba merupakan bagian dari tanah yang memegang peranan yang menentukan di dalam bentuk, sifat, dan tekstur tanah.

            Pada umumnya mikroorganisme-mikroorganisme tersebut lebih banyak terdapat di atau dekat permukaan tanag, Makin masuk ke dalam tanah, makin berkuranglah penghuninya. Protozoa hidup dari zat organik, termasuk bakteri yang masih hidup. Alga hidup autotrof dan memperkaya tanah dengan bahan-bahan organik. Bakteri dan jamur hidup sebagai saprofit dan mengahancurkan bahan-bahan organik.

            Umumnya bakteri autotrof dan bakteri saproba merupakan populasi yang besar. Bakteri parasit kurang dapat bertahan di dalam tanah disebabkan karena kondisi substrat dank arena kompetisi dengan mikroba yang lain.

            Satu golongan bakteri yang khas penghuni tanah dan yang memberi bau tanah ialah genus Streptomyces. Waksman menemukan suatu spesies dari Streptomyces yang menghasilkan obat streptomisin.

            Diketahui kemudian bahwa susunan mikroflora dalam tanah sebagian besar tersusun oleh bakteri dan jamur, kemudian mikroalga. Ini berhubungan juga dengan peranan yang sangat besar dari bakteri tanah, sehingga rata-rata didapatkan antara 320.000 – 500.000 sel bakteri per gram tanah pasir, 360.000 – 600.000 sel bakteri per gram tanah lempung, dan antara 2.000.000 – 200.000.000 sel bakteri per gram tanah subur yang mengandung banyak senyawa organik.

3.        Humus

Sisa-sisa makhluk hidup, terutama dari tumbuh-tumbuhan yang hancur di dalam tanah merupakan suatu kumpulan zat-zat organik yang disebut humus. Penghancuran dilakukan oleh berbagai mikroba. Jamur dan beberapa genus bakteri seperti Bacterium dan Cytophaga. Dapat menghancurkan selulosa. Lignin, getah-getaham dan lilin lebih sukar untuk dihancurkan, dan oleh karena itu merupakan komponen humus yang lebih permanen. Selanjutnya komponen-komponen yang mempengaruhi keasaman dan kebasaan humus.

Pengudaraan yang baik dan temperatur sekitar 30^oC adalah faktor-faktor optimum bagi mikroba untuk menghabiskan humus. Hanya di hutan-hutan lebat yang kurang sinar dan kurang terdapat lapisan humus yang agak tebal. Humus memberi warna hitam kepada tanah dan tanah hitam dikenal sebagai tanah yang subur.

Manfaat humus di dalam tanah dapat dikemukakan sebagai berikut:

a.         Humus merupakan dasaran yang lunak dan berongga dan dengan demikian mudah ditembus akar.

b.         Humus mempunyai kemampuan besar untuk menahan air. Air tidak lekas menghilang sebagai air gravitasi atau mengalir ke tempat-tempat yang rendah yang akhirnya dapat menimbulkan banjir.

c.         Humus merupakan persediaan makanan bagi kehidupan tumbuhan dan mikroba.

Penebangan hutan di lereng-lereng gunung maupun perladangan dan persawahan perlu sekali diatur untuk mencegah terhapusnya humus, erosi, dan banjir.

Perlu dimaklumi, bahwa sampai sekarang kita belum menemukan cara bagaimana mengubah bahan plastik menjadi zat-zat anorganik yang dapat diresap oleh tumbuhan. Selama ini bahan plastik merupakan pencemaran tanah.

4.        Mikroba Tanah

Populasi mikroba di dalam tanah terbagi menjadi tiga golongan besar, yaitu:

a.         Golongan autohtonus, yaitu golongan mikroba yang selalu tetap didapatkan di dalam tanah dan tidak tergantung kepada pengaruh lingkungan luar seperti iklim, temperatur, dan kelembaban.

b.         Golongan zimogenik, yaitu golongan mikroba yang kehadirannya di dalam tanah diakibatkan oleh adanya pengaruh-pengaruh luar yang baru. Misalnya dengan adanya penambahan senyawa organik.

c.         Golongan transien, yaitu golongan mikroba yang kehadirannya bersamaan dengan adanya penambahan secara buatan, misalnya dalam bentuk inokulum (preparat hidup mikroba) Rhizobium, atau Azotobacter, dan sebagainya ke dalam tanah.

5.        Peranan Mikroba di dalam Tanah

Peranan penting baik di dalam ilmu tanah, ilmu pertanian, dan bidang-bidang lain dari mikroba tanah adalah siklus mineral, yang terdiri dari: siklus nitrogen, siklus fosfor, siklus sulfur, dan siklus karbon.

a.         Siklus Nitrogen

Udara yang kita hisap setiap saat, 80% lebih tersusun oleh unsur nitrogen. Tetapi walalupun udara di atas sebidang tanah sangat kaya akan unsur tersebut, tidak ada sepersekian persen pun yang secara langsung dapat digunakan oleh tanaman. Sehingga setiap saat para petani harus menambahkan sumber nitrogen ke dalam tanah dalam bentuk pupuk yang mengandung nitrogen seperti urea, ZA, NPK, dan sebagainya,

Nitrogen memasuki tanah dalam bentuk ammonia dan nitrat bersama air hujan, dalam bentuk hasil penambahan nitrogen bebas atau dalam bentuk penambahan pupuk sintesis.

Tetapi kenaikan kandungan nitrogen tanah yang cukup tinggi, lebih banyak disebabkan oleh adanya kemampuan beberapa mikroba untuk memfiksasi. Nitrogen organik yang terbentuk kemudian diubah menjadi ammonia melalui proses deaminasi, karena ammonia dapat diubah secara langsung diasimilasikan oleh mikroba atau diubah terlebih dahulu menjadi senyawa nitrat secara nitrifikasi.

Nitrifikasi merupakan proses aerob yang terjadi pada tanah dengan pH netral dan akan terhambat prosesnya dalam keadaan anaerob atau dalam keadaan tanah menjadi asam.

Proses nitrifikasi ini terjadi dalam beberapa tingkat, yaitu:

·           Oksidasi ammonia menjadi nitrit:

                                 Nitrosomonas

  2NH₃ + 3O₂                                    2HNO₂ +2H₂O + 156.8 kal

                                 Nitrosococcus

·           Oksidasi senyawa nitrit menjadi nitrat

  Nitrobacter

       2HNO₂ + O₂                        2HNO₃ + 44 kal

Tetapi proses dapat terjadi sebaliknya yaitu senyawa nitrat diubah menjadi nitrir kemudian menjadi ammonia. Proses ini dinamakan proses denitrifikasi.

            Escherichia Coli             Pseudumonas

   NO₃^-                             NO₂^-                               NH₃

                                                   Denitrifikasi

Proses nitrifikasi dan denitrifikasi dapat menguntungkan dan dapat pula merugikan.

Untuk bidang pertanian, karena pada akhirnya yang diperlukan oleh tanaman  adalah senyawa nitrat, maka proses nitrifikasi sangat menguntungkan. Sebaliknya di dalam badan air untuk pengadaan air minum misalnya, kelebihan kandungan nitrat sangat tidak diharapkan. Karena kelebihan nitrat akan menyebabkan blooming, eutrofikasi ataupun proses-proses yang merugikan lainnya. Sehingga denitrifikasi sangat menguntungkan di dalam keadaan ini.

Siklus nitrogen merupakan proses berantai yang sangat kompleks, dimana semua jasad, sejak mikroba, tanaman, dan hewan ikut berperean didalamnya, yaitu:

·                Nitrogen udara ditambat secara fisik (loncatan bunga api listrik), secara kimia (pabrik pupuk), dan secara biologis (fiksasi), kemudian jatuh ke dalam tanah, dan dimanfaatkan oleh tanaman.

·                Tanaman yang hidup subur kemudian dijadikan bahan makanan oleh hewan dengan menghasilkan protein hewani dan kotoran.

·                Kalau kemudian kotoran dan tanaman (hewan) mati jatuh di tanah, oleh bakteri pembusuk akan diuraikan menjadi NH₃ yang selanjutnya menjadi nitrit dan nitrat.

·                Nitrat merupakan pupuk untuk tanaman, sehingga sebagian lagi melalui proses denitrifikasi akan diubah menjadi nitrit, ammonia, dan kemudian nitrogen yang langsung terkumpul diudara.

Yang penting untuk diketengahkan adalah kemampuan dari sekelompok mikroba, baik yang hidup secara simbiosis ataupun bebas, mempunyai kemampuan untuk memfiksasi nitrogen udara. Sehingga akibatnya, peranan kedua kelompok mikroba tersebut untuk memfiksasi nitrogen udara, besar pengaruhnya terhadap nilai ekonomi tanah pertanian.

b.         Siklus Belerang

Belerang tersedia di dalam jumlah yang banyak berbentuk sulfat (batu-batuan) atau gas SO₂ di udara. Tumbuh-tumbuhan dan mikroba dapat langsung mengasimilasikan senyawa sulfat dan mereduksinya menjadi senyawa-senyawa lain (sulfridil). Organik sulfur dari tanaman akan dikembalikan lagi ke dalam tanah melalui senyawa protein dengan menghasilkan H₂S di dalam proses dekomposisi oleh bakteri, Kemudian H₂S akan dioksidasi oleh bakteri-S missal Thiobacillus berbentuk sulfat. Dalam keadaan anaerobik, maka bakteri pereduksi sulfat (missal Spirilum) mereduksi senyawa sulfat menjadi H₂S kembali, yang terjadi di dalam tanah atau kawasan yang tergenang air.

Siklus belerang yang terjadi secara alami di mana-mana terutama di dalam tanah dan pada daerah tergenang ait, merupakan proses berantai yang melibatkan banyak jenis bakteria.

c.         Siklus Karbon

Sisa tanaman mengandung banyak senyawa kimia yang larut dalam air seperti gula dan asam amino, serta senyawa lainnya yang tidak larut seperti selulosa, lignin, dan hemiselulosa.

Sisa tanaman bukan merupakan media yang baik untuk pertumbuhan mikroba tanah karena di dalamnya sangat kekurangan vitamin, asam amino dan zat penumbuh, juga bentuk fisiknya sukar dihancurkan.

Selama proses pertama dekomposisi beberapa mikroba dapat tumbuh sehingga bentuk fisik sisa tanaman tersebut lebih terbukan bagi mikroba lainnya. Lebih lama lagi oleh hewan tanah permukaan bahan tersebut dihancurkan, hingga mempermudah mikroba hidup dan berkembang di dalamnya. Proses yang kemudian timbul adalah humifikasi, yaitu proses yang tidak berlangsung sempurna dari perombakan sisa-sisa tanaman sehingga sebagian bahan organik masih tertinggal di dalam tubuh tanah, membentuk benda amorf, berwarna tua yang disebut humus.

Humus memang senyawa kimia yang tidak diketahui susunannya, berwarna kuning hingga coklat tua, mempunyai daya gabung besar dengan air. Dari dalamnya selain akan dihasilkan CO₂, juga senyawa-senyawa lain seperti fosfat, ammonia, nitrit, nitrat, dan sebagainya.

d.        Siklus Fosfor

Fosfor merupakan elemen yang sangat penting di dalam kehidupan dan berada dalam bentuk fosfolipida., asam nukleat, dan ATP. Kehadirannya ridak sebesar karbon dan nitrogen, tetapi sangat menentukan sebagai faktor pembatas di dalam nutrien. Fosfor akan didapatkan di dalam tanah dengan kadar 400-1200 mg/Kg, dan kurang dari 5% didapatkan dalam bentuk fosfat-inorganik, khususnya dengan Ca dan Fe. Di dalam jaringan tanaman, elemen fosfor didapatkan dalam bentuk fitin, fosfolipida, asam nukleat, koenzim, dan sebagainya.

e.         Mikroba Rizosfir

Ada suatu keunikan terhadap sekelompok mikroba yang hidup di daerah sekitar tanaman. Ini berhubungan dengan sistem akar tanaman tinggi tidak hanya berasosiasi dengan senyawa-senyawa organic dan anorganik yang berada di sekelilingnya, tetapi juga dengan sekelompok mikroba tanah yang sangat aktif.

Bentuk dan sifat dari mikroba sekeliling akar ini jauh berbeda dengan misalnya kelompok mikroba yang beberapa cm jauhnya dari permukaan akar. Kehadirannya secara tiba-tiba, tetapi sudah merupakan sifat alami sejak biji tanaman tersebut berkecambah. Sehari-hari kelompok mikroba tersebut dipengaruhi oleh akar , juga sebaliknya akar sangat dipengaruhi oleh kelompok mikroba tersebut. Oleh Hiltner tahun 1904, daerah unik sekitar akar ini dinamakan rizosfir. Berdasarkan kepada letaknya, daerah rizosfir terbagi ke dalam dua bagian, yaitu:

·  Rizosfir dalam, daerah populasi mikroba yang letaknya sangat dekat dengan permukaan akar.

·  Rizosfir luar, daerah populasi mikroba yang letaknya beberapa mm di luar permukaan akar.

Bagian tanah yang langsung menempel kepada permukaan akar disebut rizoplan.

Daerah rizosfir selain unik dalam bentuk dan sifat mikrobanya, juga merupakan daerah yang subur  dan kaya akan jenis-jenisnya.. Kalau dibandingkan dengan daerah beberapa cm jaraknya dari permukaan akar, kepadatan, dan kesuburan mikroba di daerah para rizosfir sangat tinggi.

Mikroba di daerah rizosfir pada umumnya bersifat saprofit, walau kadang-kadang timbul kontaminasi yang bersifat parasit. Tetapi karena sidar antagonistik, maka umumnya kontaminasi tersebut dapat ditekan dan dihilangkan. Perbedaan yang nyata dalam jumlah dan kesuburan populasi mikroba di daerah rizosfir dan bukan, disebabkan karena adanya:

·  Akumulasi sumber nutrien yang dihasilkan dari sekresi akar.

·  Akumulasi sumber nutrien yang dihasilkan dari perombakan kulit/pengelupasan kulit akar.

f.          Mikroba yang Merugikan

Berbagai jenis penyakot yang disebabkan oleh bakteria dan jamur, ternyata banyak yang disebabkan oleh mikroba tanah. Karenanya, mikroba tanah bukan hanya sumber populasi mikroba yang menguntungkan, juga banyak yang merugikan. Sehingga kalau tanah mau digunakan untuk percobaan, maka sebelumnya harus disterilkan terlebih dahulu agar mikroba patogennya dapat dihilangkan.

Daftar Pustaka

Dwidjoseputro, D.Dr.Prof. 1990. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Malang: Djambatan.

Suriawiria, Unus, Drs. 1994. Pengantar Mikrobiologi Umum. Bandung: Angkasa.