Mikrobiologi Tanah

PRESENTASI I

Tanah dalam keadaan normal terdiri dari bahan organik sebanyak 5%, bahan anorganik sebesar 45% , 25% fase air dan 25% fase udara. Di dalam tanah juga terdapat mikrobia tanah yang memiliki berbagai macam peran diantaranya adalah: (i) dekomposisi bahan organik, (ii) degradasi pestisida, (iii) menjaga kesetimbangan biologis, (iv) predator nematoda, (v) pelapukan batuan sehingga terbentuk materi tanah, (vi) terlibat proses transformasi nutrient, dan (vii) pembentukan dan perbaikan struktur tanah.

Tanah sehat dan subur merupakan sistem hidup dinamis yang dihuni oleh berbagai organisme (mikro flora, mikro fauna,  serta meso dan makro fauna). Organisme tersebut saling berinteraksi  membentuk suatu rantai makanan sebagai aliran energi dalam suatu ekosistem untuk membentuk tropik rantai makanan. Selain itu tanah merupakan mikrohabitat bagi mikrobia tanah.

Jumlah mikroba dalam tanah lebih banyak daripada dalam air ataupun udara karena  senyawa organik dan anorganiknya lebih tinggi sehingga cocok untuk pertumbuhan mikroba aerobik, anaerobik, heterotrof, maupun autotrof.

a)      Atmosfer tanah tersusun oleh bermacam gas  seperti N₂, O₂ dan CO₂

Ø  O₂ dalam tanah sebanyak 18 - 20%

Ø  CO₂ dalam tanah sebesar 1 – 2%

b)      Gas di dalam tanah berasal dari udara luar dan hasil aktifitas mikroba

Ø  N₂ yang merupakan hasil fiksasi N oleh mikroba pada proses siklus N tanah

Ø  CO₂ yang merupakan hasil respirasi mikroba

Ø  O₂ yang merupakan hasil fotosintesis tumbuhan tingkat tinggi atau mikrobia yang bersifat autotrof dan aerob

PRESENTASI II

Berdasarkan asalnya, mikrobia terbagi menjadi 2 macam,

a)      mikrobia autokton, yaitu mikrobia yang merupakan mikrobia asli yang hidup pada area tanah tersebut (native). Contoh: Clostridium sp.

b)      mikrobia zimogen, yaitu mikrobia yang ada pada suatu area tanah karena adanya zat tambahan yang menjadi  sumber kehidupan atau dapat juga merupakan suatu indikator adanya pencemaran pada area tersebut. Contoh: Escherichia coli.\

berdasarkan sumber kehidupan untuk mikrobia, terdapat tiga macam sumber yaitu sumber karbon, sumber energi, dan sumber elektron. Sumber tersebut bersifat organik dan anorganik. Metabolisme mikrobia tanah dalam kaitannya menggunakan sumber energi, elektron, maupun sumber karbonnya dapat diamati dalam kolom winogradsky.

            Kolom winogradsky adalah tempat yang digunakan untuk pertumbuhan mikrobia tanah, merepresentasikan komunitas mikrobia tanah yang saling berinteraksi namun bukan interaksi yang bersifat kontaminasi. Kolom winogradsky merupakan kultur diperkaya yang didalamnya terjadi seleksi alam dan pemisahan niche  antar mikrobia dan jika dilakukan pemindahan berulang akan didapatkan kultur murni. Pada kolom ini dapat ditemukan minimal 6 tipe mikrobia tanah yaitu anaerobic bacteria, green-sulphur bacteria, purple-sulphur bacteria, purple non-sulphur bacteria, aerobic bacteria, dan  photosynthetic mikrobes.

            Peristiwa yang terjadi dalam kolom winogradsky dimulai pada bagian dasar yang merupakan area anaerobik. Pada area ini Clostridium sp. yang bersifat anaerobik mendegradasi selulosa dengan menggunakan enzim selulase dan didapatkan asam organik, etanol, dan glukosa. Etanol dan asam organik digunakan Desulfovibrio sp. (anaerob) yang menggunakan SO₄^2- dan menghasilkan H₂S yang digunakan oleh Chlorobium(green-sulphur bacteria) dan Chromatium (purple-sulphur bacteria) sebagai donor elektron. Sedangkan sumber karbon kedua jenis bakteri ini adalah CO_2. Karena sulfat digunakan terus-menerus, maka kadarnya akan menurun dan penurunan kadar ini menyebabkan Rhodomicrobium tumbuh dan menggunakan etanol atau asam organik sebagai donor elektron dan CO₂ untuk memproduksi molekul organik.

            Pada bagian permukaan tanah di kolom winogradsky terdapat Beggiatoa  yang merupakan bakteri aerob yang mampu mengoksidasi sulfur sebagai sumber energi dan digunakan untuk mengubah CO₂ menjadi C organik. Kemudian di bagian air terdapat Cyanobacteria yang mampu menyuplai O₂ untuk bakteri aerob yang membutuhkan.

PRESENTASI III

Hewan ruminantia memiliki 4 lambung dengan urutan sebagai berikut, rumen, retikulum, omasum, dan abomasum.Pada rumen hewan ruminantia terdapat aktivitas mikrobia tanah yang berasal dari tanaman yang dimakan oleh hewan tersebut. Mikrobia tersebut terdiri dari protozoa bersilia, fungi, dan sebagian besar adalah bakteri selulolitik yang mampu mengubah selulosa menjadi glukosa.

Aktivitas mikrobia rumen sangat tergantung pada pH, jenis pakan, waktu setelah makan, variasi harian, pengaruh osmotik dan ionik, komposisi gas, dan tegangan permukaan. Di dalam rumen, mikrobia melakukan fermentasi sehingga tercipta amonium yang merupakan hasil degradasi kemudian amonium tersebut diubah menjadi asam amino oleh mikrobia yang kemudian dirangkai menjadi protein. Jadi ruminantia tidak memakan bahan yang mengandung asam amino namun dapat terbentuk asam amino karena massa hasil metabolisme mikrobia rumen.  Sifat mikrobia dalam rumen adalah anaerob.

Mikrobia rumen dapat dimanfaatkan untuk:

a.       pembuatan gas

b.       menambah ketersediaan amonium

c.       meningkatkan kesaaaman makanan (meningkatkan fermentasi makanan) sehingga lebih mudah diubah menjadi asam amino

Ada dua macam fermentasi dalam rumen yaitu:

a.       fermentasi karbohidrat atau structural carbohydrate fermenter (SC)

merupakan degradasi atau pemotongan struktur dari polimer glukosa

b.      fermentasi non karbohidrat atau non-structural carbohydrate fermenter  (NSC)

merupakan degradasi protein menjadi bentuk yang lebih sederhana yang dilakukan oleh bakteri proteolitik