kajian peranan mikrofauna tanah terhadap siklus unsur hara

BAB I
PENDAHULIAN
A. Latar Belakang
Tanah dihuni oleh bermacam-macam mikroorganisme yang sangat mempengaruhi kesuburan tanah, oleh karena itu mikroorganisme merupakan salah satu aspek penting yang berperan dalam pembentukan suatu ekosistem . mikroorganisme tanah juga bertanggung jawab atas pelapukan bahan organik dan pendauran unsur hara, dengan demikian mikroorganisme mempunyai pengaruh terhadap sifat kimia dan fisik tanah( Anas,1989).
Kondisi fisik dan biologi tanah dijadikan indikator untuk menentukan kualitas tanah. menurut sitompul dan setiono (1990), kualitas tanah adalah kemampuan suatu tanah untuk berfungsi dalam berbagai batas ekosistem untuk mendukung produktivitas tanah.
Mikroorganisme yang hidup di dalam tanah berperan penting dalam perubahan –perubahan yang terjadi di dalam tanah, salah satunya adalah perubahan bahan organik menjadi substansi yang akan menyediakan nutrien bagi tumbuhan . Tanpa aktivitas mikroorganisme maka segala kehidupan di bumi ini lambat laun akan terhambat. Mikroorganisme yang berperan dalam merubah bahan organik menjadi substansi itu adalah bakteri, cendawan, algae, protozoa dan virus ( sumarsih,2003).
Keberadaan mikroorganisme tanah dibutuhkan dalam berbagai proses yang berperan dalam daur kehidupan dan pengendalian aneka fenomena di dalam tanah.
B. Tujuan
Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk mengkaji peranan mikrofauna tanah terhadap siklus unsur hara
 
BAB II
Tinjauan Pustaka
Mikroorganisme Tanah
Jasad hidup yang berukuran kecil sering disebut sebagai mikroba atau mikroorganisme atau jasad renik. Jasad renik disebut sebagai mikroba bukan hanya karena ukuran yang kecil, sehingga sukar dilihat dengan mata, tetapi juga pengaturan kehidupannya yang lebih sederhana dibandingkan dengan makhluk hidup tingkat tinggi (Sumarsih, 2003).
Secara kasat mata mikroba yang ukurannya kurang dari 0,1 mm tidak dapat dilihat. Ukuran mikroba biasanya dinyatakan dalam mikron, 1 mikron adalah 0,001 mm. Sel mikroba umumnya hanya dapat dilihat dengan alat pembesar atau mikroskop, walaupun demikian ada mikroba yang berukuran besar sehingga dapat dilihat tanpa alat pembesar (Sumarsih, 2003).
Mikroorganisme di dalam tanah banyak ditemukan di daerah perakaran (rhizosphere). Sebagian besar organisme tanah tersebut termasuk dalam golongan tumbuhan. Walaupun demikin peranan kelompok binatang sangat penting khusnya pada saat pelapukan. Sebagian besar organisme tanah berukuran kecil sehingga tidak bisa dilihat dengan mata, maka mikroorganisme ini sangat penting bagi pertumbuhan tanaman (Winarso, 2005).
Mikroorganisme di alam secara umum berperan sebagai produsen, konsumen, maupun redusen. Jasad produsen menghasilkan bahan organik dari bahan anorganik dengan energi sinar matahari. Mikroba yang berperan sebagai produsen adalah algae dan bakteri fotosintetik. Jasad konsumen menggunakan bahan organik yang dihasilkan oleh produsen. Contoh mikroba konsumen adalah protozoa. Jasad produsen menguraikan bahan organik sisa-sisa jasad hidup yang mati menjadi unsur-unsur kimia (mineraliosasi bahan organik), sehingga di alam terjadi siklus unsur –unsur kimika. Contoh mikroba redusen adalah bakteri dan jamur (fungi) (Sumarsih, 2003).
Peranan terpenting mikroorganisme tanah ialah fungsinya yang membawa perubahan kimiawi pada substansi-substansi di dalam tanah, terutama pengubahan persenyawaan organik yang mengandung karbon, nitogen, sulfur, dan fosfor menjadi persenyawaan anorganik atau disebut mineralisasi, di dalamnya terlibat sejumlah besar perubahan kimiawi serta berperan berbagai macam spesies mikroba (Pelczar dan Chan, 1988).
 
Bakteri yang hidup dalam tanah memegang peranan penting dalam meningkatkan pertumbuhan dan produksi tanaman, sehubung dengan kemampunnya dalam menginkat N2 dari udara dan mengubah amonium menjadi nitrat. Termasuk ke dalam golongan ini yang berbentuk batan (bacil) yang mampu membentuk spora dan yang tidak membentuk spora, spora pada bakteri bukan untuk alat berkembang biak melainkan alat untuk mempertahankan diri dari lingkungan yang tidak menyenangkan (Sutedjo, 1996).
Siklus Hara
Siklus hara adalah suatu proses suplai dan penyerapan dari senyawa kimia yang dibutuhkan untuk pertumbuhan dan metabolisme( Mengel at al., 1987). Menurut Binkley (1987) bahwa proses siklus hara mencakup proses mikroklimat, kualitas kimia dari bahan organik, status kimia dari tanah dan aktivitas binatang. Pada dasarnya proses siklus hara merupakan konsep aliran elektron. Kecendrungan dari kandungan kimia untuk menyumbangkan elektron adalah terminologi dari potensial elektroda, potensial reduksi, atau potensial redoks.

 
BAB III
Peranan Mikrofauna Tanah terhadap Siklus Unsur Hara
Peran mikroba tanah dalam siklus berbagai unsur hara di dalam tanah sangat penting, sehingga bila salah satu jenis mikroba tersebut tidak berfungsi maka akan terjadi ketimpangan dalam daur unsur hara di dalam tanah. Ketersediaan unsur hara sangat berkaitan dengan aktivitas mikroba yang terlibat di dalamnya.
Organisme (mikroorganisme) tanah penting dalam kesuburan tanah karena
1. berperan dalam siklus energi
2. berperan dalam siklus hara
3. berperan dalam pembentukan agregat tanah
4. menentukan kesehatan tanah (suppressive / conducive terhadap munculnya penyakit terutama penyakit tular tanah-soil borne pathogen)
Siklus Unsur Hara
Mikroorganisme mempunyai peran yang sangat penting dalam siklus hara karena:
1. ukurannya yang kecil sehingga mempunyai rasio permukaan:volume yang sangat besar, memungkinkan pertukaran material (hara) dari sel ke lingkungannya dengan sangat cepat
2. reproduksi yang sangat cepat (dalam hitungan menit)
3. distribusi keberadaan yang sangat luas
 
Macam-macam siklus penting
a. Siklus nitrogen
• Pool N terbesar di udara sebagai gas N2
• N menjadi tersedia melalui proses fiksasi (kimia maupun mikrobiologis)
• (nitrogen fixer: rhibium dll)
• N organik (dalam jaringan makhluk hidup membentuk protein, asam amino,dan asam nukleat) menjadi N organik melalui proses mineralisasi NH4+ (amonium) mikroorganisme dekomposer
• NH4+ mengalami Nitrifikasi oleh Nirosomonas, Nitrosococcus dan Nitrosovibro
• NO2- menjadi NO3+ oleh Nitrobacter dan Nitrococcus
• NO3- mengalami Denitrifikasi menjadi NO2- oleh Pseudomonas, Bacillus dan Alcaligenes
• N organik dapat diasimilasi oleh mikroorganismemenjadi imobilisasi
b. Siklus Sulfur
• Oksidasi sulfur menjadi sulfat oleh Thiobacillus. Arthrobacter dan Bacillus
2H2S + O2 2S + 2H2O
2S + 2H2O + 3O2 2SO42- + 4H+
2SO32- + H2O + 2O2 2SO42- + 2H+
c. Siklus fosfor
- Fosfor dialam dalam bentuk terikat sebagai Ca-fosfat, fe-atau Al-fosfat,pitat atau protein
- Mikroorganisme ( Bacillus,Pseudomonas,Xanthomonas,Aerobacter aerogenes) dapat melarutkan P menjadi tersedia bagi tanaman.
Dengan fotosintesis, tanaman mengumpulkan karbon yang ada di atmosfir yang kadarnya sangat rendah, ditambah air yang diubah menjadi bahan organik oleh klorofil dengan bantuan sinar matahari. Unsur yang diserap untuk pertumbuhan dan metabolisme tanaman dinamakan hara tanaman. Mekanisme perubahan unsur hara menjadi senyawa organik atau energi disebut metabolsime.


 
Dengan menggunakan hara, tanaman dapat memenuhi siklus hidupnya. Fungsi hara tanaman tidak dapat digantikan oleh unsur lain dan apabila tidak terdapat suatu hara tanaman, maka kegiatan metabolisme akan terganggu atau berhenti sama sekali. Disamping itu umumnya tanaman yang kekurangan atau ketiadaan suatu unsur hara akan menampakkan gejala pada suatu orrgan tertentu yang spesifik yang biasa disebut gejala kekahatan. Unsur hara yang diperlukan tanaman adalah Karbon (C), Hidrogen (H), Oksigen (O), Nitrogen (N), Fosfor (P), Kalium (K), Sulfur (S), Kalsium (Ca), Magnesium (Mg), Seng (Zn), Besi (Fe), Mangan (Mn), Tembaga (Cu), Molibden (Mo), Boron (B), Klor (Cl), Natrium (Na), Kobal (Co), dan Silikon (Si).
Unsur Na, Si, dan Co dianggap bukan unsur hara essensial, tetapi hampir selalu terdapat dalam tanaman. Misalnya, unsur Na pada tanaman di tanah garaman yang kadarnya relatif tinggi dan sering melebihi kadar P (Fosfor). Silikon (Si) pada tanaman padi dianggap penting walaupun tidak di perlukan dalam proses metabolsime tanaman. Jika tanaman padi mengandung Si yang cukup, maka tanaman tersebut lebih segar dan tidak mudah roboh diterpa angin sehingga seakan akan Si meningkatkan produksi tanaman.
Berdasarkan jumlah yang di perlukan tanaman, Unsur hara di bagi menjadi dua golongan, yakni unsur hara makro dan unsur hara mikro. Unsur hara makro dibutuhkan tanaman dan terdapat dalam jumlah yang lebih besar, di bandingkan dengan unsur hara mikro. Davidescu (1988) mengusulkan bahwa batas perbedaan unsur hara makro dan mikro adalah 0,02 % dan bila kurang disebut unsur hara mikro. Ada juga unsur hara yang tidak mempunyai fungsi pada tanaman, tetapi kadarnya cukup tinggi dalam tanaman dan tanaman yang hidup pada suatu tanah tertentu selalu mengandung unsur hara tersebut misalnya unsur hara Al (Almunium), Ni (Nikel) dan Fe (Besi).
Berdasarkan sumber penyerapannya, unsur hara di pilahkan menjadi dua, yakni unsur hara yang di serap dari udara dan unsur hara yang diserap dari tanah 
• Diserap dari Udara
Unsur hara yang di serap dari udara adalah C, O, dan S, yaitu berasal dari CO2, O2, dan SO2, Penyerapan N baik dari udara maupun dari tanah diasimilasikan dalam proses reduksi dan aminasi. Nitrogen (N) udara diserap dari N2 bebas lewat bakteri bintil akar dan NH3 di serap lewat stomata tanaman.
• Diserap dari tanah
Penyerapan unsur hara dilakukan oleh akar tanaman dan diambil dari kompleks jerapan tanah ataupun dari larutan tanah berupa kation dan anion. Adapula yang dapat diserap dalam bentuk khelat yaitu ikatan kation logam dengan senyawa organik. Dewasa ini kebanyakan unsur hara mikro diberikan lewat daun.
Tanaman dapat menyerap unsur hara melalui akar atau melalui daun. Sebagian besar unsur hara diserap dari dalam tanah, hanya sebagian kecil yaitu unsur C dan O diambil tanaman dari udara melalui stomata. Tanaman menyerap unsur hara dari dalam tanah umumnya dalam bentuk ion (NH4+, NO3-, H2PO4-, Ca2+, dll). Unsur hara tersebut dapat tersedia di sekitar akar tanaman melalui aliran massa, difusi dan intersepsi akar. Sistem perakaran sangat penting dalam penyerapan unsur hara karena sistem perakaran yang baik akan memperpendek jarak yang ditempuh unsur hara untuk mendekati akar tanaman.
Menurut Lugtenberg and Kravchenko (1999) mikroba tanah akan berkumpul di dekat perakaran tanaman (rhizosfer) yang menghasilkan eksudat akar dan serpihan tudung akar sebagai sumber makanan mikroba tanah. Bila populasi mikroba di sekitar rhizosfir didominasi oleh mikroba yang menguntungkan tanaman, maka tanaman akan memperoleh manfaat yang besar dengan hadirnya mikroba tersebut.
Tujuan tersebut dapat tercapai hanya jika menginokulasikan mikroba yang bermanfaat sebagai inokulan di sekitar perakaran tanaman. Sebagian besar penyebab kekurangan unsur hara di dalam tanah adalah karena jumlah unsur hara (makro) sedikit atau dalam bentuk tidak tersedia yaitu diikat oleh mineral liat atau ion-ion yang terlarut dalam tanah.
Sebagian besar penyebab kekurangan unsur hara didalam tanah adalah karena jumlah unsur hara (makro) sedikit atau dalam bentuk tidak tersedia yaitu diikat oleh mineral liat atau ion-ion yang terlarut dalam tanah.
 
Untuk meningkatkan kuantitas unsur hara makro terutama N dapat dilakukan dengan meningkatkan peran mikroba penambat N simbiotik dan non simbiotik. Ketersediaan P dapat ditingkatkan dengan menanfaatkan mikroba pelarut P, karena masalah pertama P adalah sebagian besar P dalam tanah dalam bentuk tidak dapat diambil tanaman atau dalam bentuk mineral anorganik yang sukar larut seperti C32HPO4 (Sharma, 2002).
Mikroorganisme dapat digunakan untuk peningkatan kesuburan tanah melalui fiksasi N2, siklus nutrien, dan peternakan hewan. Nitrogen bebas merupakan komponen terbesar udara. Unsur ini hanya dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan dalam bentuk nitrat dan pengambilan khususnya melalui akar. Pembentukan nitrat dari nitrogen ini dapat terjadi karena adanya mikroorganisme. Penyusunan nitrat dilakukan secara bertahap oleh beberapa genus bakteri secara sinergetik.
Mikroba tanah juga menghasilkan metabolit yang mempunyai efek sebagai zat pengatur tumbuh. Bakteri Azotobacter selain dapat menambat N juga menghasilkan thiamin, riboflavin, nicotin indol acetic acid dan giberelin yang dapat mempercepat perkecambahan bila diaplikasikan pada benih dan merangsang regenerasi bulu-bulu akar sehingga penyerapan unsur hara melalui akar menjadi optimal. Metabolit mikroba yang bersifat antagonis bagi mikroba lainnya seperti antibiotik dapat pula dimanfaatkan untuk menekan mikroba patogen tular tanah disekitar perakaran tanaman. Untuk memenuhi kebutuhan hidupnya mikroba tanah melakukan immobilisasi berbagai unsur hara sehingga dapat mengurangi hilangnya unsur hara melalui pencucian. Unsur hara yang diimobilisasi diubah sebagai massa sel mikroba dan akan kembali lagi tersedia untuk tanaman setelah terjadi mineralisasi yaitu apabila mikroba mati.
Ada beberapa genera bakteri yang hidup dalam tanah (misalnya Azetobacter, Clostridium, dan Rhodospirillum) mampu untuk mengikat molekul-molekul nitrogen guna dijadikan senyawa-senyawa pembentuk tubuh mereka, misalnya protein. Jika sel-sel itu mati, maka timbullah zat-zat hasil urai seperti CO2dan NH3 (gas amoniak). Sebagian dari amoniak terlepas ke udara dan sebagian lain dapat dipergunakan oleh beberapa genus bakteri (misalnya Nitrosomonas dan Nitrosococcus) untuk membentuk nitrit. Nitrit dapat dipergunakan oleh genus bakteri yang lain untuk memperoleh energi. Oksidasi amoniak menjadi nitrit dan oksidasi nitrit menjadi nitrat berlangsung di dalam lingkungan yang aerob. Peristiwa seluruhnya disebut nitrifikasi. Pengoksidasian nitrit menjadi nitrat dilakukan oleh Nitrobacter.
Proses nitrifikasi ini dapat ditulis sebagai berikut:
2NH3 + 3O2 Nitrosomonas, Nitrosococcus 2HNO2 + 2H2O + energi
2HNO2 + O2 Nitrobacter 2HNO3 + energi
 
BAB IV
KESIMPULAN
Mikroorganisme meningkatkan kuantitas unsur hara makro terutama N dapat dilakukan dengan cara peningkatan peran mikroba penambat N simbiotik dan non simbiotik. Dalam siklus unsur hara terdapat beberapa siklus penting diantaranya Siklus nitrogen, Siklus Sulfur, Siklus fosfor. Peristiwa nitrifikasi (pengoksidasian nitrit menjadi nitrat) dilakukan oleh Nitrobacter dapat meningkatkan ketersediaan unsur hara makro (misalnya N) di dalam tanah.





 
DAFTAR PUSTAKA

Sumarsih S. 2003. Mikrobiologi dasar. Fakultas Pertanian UPN veteran. Yogyakarta.
Sutedjo m,M. 1996. Mikro Biologi Tanah : konsep kenyataan . penerbit Kanisius. Jakarta.
Anas, I. 1989. Biologi Tanah Dalam Praktek . Pusat Antar Universitas Bioteknologi. Bogor
http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/7650/1/10E00375.pdf
http://franser88.blogspot.com/2010/10/peranan-mikroba-tanah-dalam-siklus.html
http://www.scribd.com/doc/25288905/MIKROORGANISME
http://library.usu.ac.id/download/fp/06005276.pdf
(http://edukasi.kompasiana.com/2010/10/26/peranan-mikroorganisme-yang-menguntungkan/)