PERANAN MIKROORGANISME DALAM PEROMBAKAN BAHAN ORGANIK DAN PELAPUKAN UNSUR MINERAL K


PERANAN MIKROORGANISME DALAM PEROMBAKAN BAHAN ORGANIK DAN PELAPUKAN UNSUR MINERAL K

I.PENDAHULUAN

Di dalam ekosistem, organisme perombak bahan organik memegang peranan penting karena sisa organik yang telah mati diurai menjadi unsur-unsur yang dikembalikan ke dalam tanah (N, P, K, Ca, Mg, dan lain-lain) dan atmosfer (CH4 atau CO2) sebagai hara yang dapat digunakan kembali oleh tanaman, sehingga siklus hara berjalan sebagai-mana mestinya dan proses kehidupan di muka bumi dapat berlangsung, Adanya aktivitas organism perombak bahan organik seperti mikroba dan mesofauna (hewan invertebrata) saling mendukung keberlangsungan proses siklus hara dalam tanah.

Pengertian umum yang saat ini banyak dipakai untuk memahami organisme perombak bahan organik atau biodekomposer adalah organism pengurai nitrogen dan karbon dari bahan organik (sisa-sisa organik dari jaringan tumbuhan atau hewan yang telah mati) yaitu bakteri, fungi, dan aktinomisetes.

Perombak bahan organik terdiri atas perombak primer dan perombak sekunder. Perombak primer adalah mesofauna perombak bahan organik, seperti Colembolla, Acarina yang berfungsi meremah-remah bahan organik/serasah menjadi berukuran lebih kecil. Cacing tanah memakan sisa-sisa remah tadi yang lalu dikeluarkan sebagai faeces setelah melalui pencernaan dalam tubuh cacing. Perombak sekunder ialah mikroorganisme perombak bahan organik seperti Trichoderma reesei, T. harzianum, T. koningii, Phanerochaeta crysosporium, Cellulomonas, Pseudomonas, Thermospora, Aspergillus niger, A. terreus, Penicillium, dan Streptomyces. Adanya aktivitas fauna tanah, memudahkan mikroorganisme untuk memanfaatkan bahan organik, sehingga proses mineralisasi berjalan lebih cepat dan penyediaan hara bagi tanaman lebih baik.

Menurut Eriksson et al. (1989), umumnya kelompok fungi menunjukkan aktivitas biodekomposisi paling signifikan, dapat segera menjadikan bahan organik tanah terurai menjadi senyawa organik sederhana yang berfungsi sebagai penukar ion dasar yang menyimpan dan melepaskan nutrien di sekitar tanaman.Unsur Hara K di dalam tanah cukup besar tersedia jumlahnya mencapai 0,5-2,5 %, tetapi persentase K yang tersedia bagi tanaman selama musim pertumbuhan tanaman sangat rendah, yaitu kurang dari 2%. Pada tanah-tanah tropik kadar K tanah bisa sangat rendah karena bahan induknya miskin K, curah hujan tinggi, dan temperatur tinggi. Curah hujan dan temperatur mempercepat pelepasan dan pelapukan mineral dalam pencucian K (Winarso, 2005).

Berdasarkan ketersediaannya bagi tanaman, maka kalium dalam tanah dapat digolongkan ke dalam beberapa bentuk yaitu : 1. Bentuk relatif tidak tersedia, 2. Bentuk lambat tersedia, 3. Bentuk segera tersedia. Sebagian besar dari tanah – tanah mineral mempunyai kadar kalium tinggi, yang kadang – kadang dapat mencapai 40 – 60 ribu kg K2O/ha pada lapisan bajak (Sarief, 1993).Buckman and Brady (1986) menyatakan Kalium berlawanan dengan Fospor, kebanyakan tanah mineral mengandung jumlah total kalium yang besar, kecuali pada tanah yang bersifat pasiran.

II.PEMBAHASAN

 

A. Mikroorganisme perombak bahan organik

Mikroorganisme perombak bahan organik merupakan activator biologis yang tumbuh alami atau sengaja diberikan untuk mempercepat pengomposan dan meningkatkan mutu kompos. Jumlah dan jenis mikroorganisme menentukan keberhasilan proses dekomposisi atau pengomposan. Proses dekomposisi bahan organik di alam tidak dilakukan oleh satu mikroorganisme monokultur tetapi dilakukan oleh konsorsia mikroorganisme.

Bakteri perombak bahan organik dapat ditemukan di tempat yang mengandung senyawa organik berasal dari sisa-sisa tanaman yang telah mati, baik di laut maupun di darat. Berbagai bentuk bakteri dari bentuk yang sederhana (bulat, batang, koma, dan lengkung), tunggal sampai bentuk koloni seperti filamen/spiral mendekomposisi sisa tumbuhan maupun hewan. Sebagian bakteri hidup secara aerob dan sebagian lagi anaerob, sel berukuran 1 μm – ≤ 1.000 μm.

Dalam merombak bahan organik, biasanya bakteri hidup bebas di luar organisme lain, tetapi ada sebagian kecil yang hidup dalam saluran pencernaan hewan (mamalia, rayap, dan lain-lain). Bakteri yang berkemampuan tinggi dalam memutus ikatan rantai C penyusun senyawa lignin (pada bahan yang berkayu), selulosa (pada bahan yang berserat) dan hemiselulosa yang merupakan komponen penyusun bahan organik sisa tanaman, secara alami merombak lebih lambat dibandingkan pada senyawa polisakarida yang lebih sederhana (amilum, disakarida, dan monosakarida). Demikian pula proses peruraian senyawa organik yang banyak mengandung protein (misal daging), secara alami berjalan relatif cepat.

 

B. Fungi perombak bahan organik

Fungi terdapat di setiap tempat terutama di darat dalam berbagai bentuk, ukuran, dan warna. Pada umumnya mempunyai kemampuan yang lebih baik dibanding bakteri dalam mengurai sisa-sisa tanaman (hemiselulosa, selulosa, dan lignin). Umumnya mikroba yang mampu mendegradasi selulosa juga mampu mendegradasi hemiselulosa (Alexander, 1977).

Sebagian besar fungi bersifat mikroskopis (hanya bisa dilihat dengan memakai mikroskop); hanya kumpulan miselium atau spora yang dapat dilihat dengan mata. Tetapi fungi dari kelas Basidiomycetes dapat diamati dengan mata telanjang sehingga disebut makrofungi. Makrofungi menghasilkan spora dalam bangunan yang berbentuk seperti payung, kuping, koral atau bola, bahkan beberapa makrofungi tersebut sudah banyak dibudidayakan dan dimakan. Pertumbuhan hifa dari fungi kelas Basidiomycetes dan Ascomycetes (diameter hifa 5–20 μm) lebih mudah menembus dinding sel-sel tubular yang merupakan penyusun utama jaringan kayu.

Pertumbuhan pucuk hifa maupun miselium (kumpulan hifa) menyebabkan tekanan fisik dibarengi dengan pengeluaran enzim yang melarutkan dinding sel jaringan kayu. Residu tanaman terdiri atas kompleks polimer selulosa dan lignin. Perombakan komponen-komponen polimer pada tumbuhan erat kaitan-nya dengan peranan enzim ekstraseluler yang dihasilkan. Beberapa enzim yang terlibat dalam perombakan bahan organik antara lain adalah β- glukosidase, lignin peroksidase (LiP), manganese peroksidase (MnP), dan lakase, selain kelompok enzim reduktase yang merupakan peng-gabungan dari LiP dan MnP yaitu enzim versatile peroksidase. Enzim-enzim ini dihasilkan oleh Pleurotus eryngii, P. ostreatus, dan Bjekandera adusta (Lankinen, 2004).

Selain mengurai bahan berkayu, sebagian besar fungi menghasilkan zat yang bersifat racun sehingga dapat dipakai untuk mengontrol pertumbuhan/perkembangan organisme pengganggu, seperti beberapa strain Trichoderma harzianum yang merupakan salah satu anggota dari Ascomycetes, bila kebutuhan C tidak tercukupi akan menghasilkan racun yang dapat menggagalkan penetasan telur nematoda Meloidogyne javanica (penyebab bengkak akar) sedangkan bila kebutuhan C tercukupi akan bersifat parasit pada telur atau anakan nematoda tersebut. Residu tanaman mengandung sejumlah senyawa organik larut dalam air, seperti asam amino, asam organik, dan gula yang digunakan oleh mikroba untuk proses perombakan.

Fungi dari kelas Zygomycetes (Mucorales) sebagian besar sebagai pengurai amilum, protein, dan lemak, hanya sebagian kecil yang mampu mengurai selulosa dan khitin. Beberapa Mucorales seperti Mucor spp. dan Rhizopus spp. mengurai karbohidrat tingkat rendah (monosakarida dan disakarida) yang dicirikan dengan perkecambahan spora, pertumbuhan, dan pembentukan spora yang cepat.

 

C. Aktivitas enzim selama proses pengomposan

Mikroorganisme di dalam tumpukan bahan organik tidak dapat langsung memetabolisme partikel bahan organik tidak larut. Mikroorganisme memproduksi dua sistem enzim ekstraselular; sistem hidrolitik, yang menghasilkan hidrolase dan berfungsi untuk degradasi selulosa dan hemiselulosa; dan sistem oksidatif, yang bersifat ligninolitik dan berfungsi mendepolimerasi lignin.

Mikroorganisme memproduksi enzim ekstraseluler untuk depolimerisasi senyawa berukuran besar menjadi kecil dan larut dalam air (subtrat bagi mikroba). Pada saat itu mikroba mentransfer substrat tersebut ke dalam sel melalui membran sitoplasma untuk menyelesaikan proses dekomposisi bahan organik. Aktivitas enzim selulase menurunkan jumlah selulosa sekitar 25% selama sekitar tiga minggu. Aktivitas lipase, protease, dan amilase meningkat dan menurun selama tahapan pengomposan. Aktivitas semua enzim tersebut menurun tajam selama tahapan termofilik, yang kemungkinan disebabkan oleh inaktivasi panas.

Denaturasi enzim sering dikorelasikan dengan kematian mikroba. Hal ini menunjukkan bahwa adanya mikroba dan aktivitas enzim dalam tumpukan kompos setelah tahapan termofilik disebabkan oleh introduksi ulang, pembalikan, ketahanan hidup mikroba di bagian luar, bagian dingin dari tumpukan kompos.

Dari hal tersebut tampak pentingnya proses microbial dalam proses pengomposan, dan kecepatannya dapat diatur oleh berbagai faktor yang mempengaruhi keterlibatan mikroba dalam proses. Ketidakcocokan substrat, kelembapan, atau suhu kompos di luar rata-rata, dan problem difusi oksigen ke dalam kompos merupakan faktor pembatas dalam proses pengomposan.

D.Peran Mikroorganisme dalam Mendekomposisi Bahan Organik

Tingginya bahan organik pada tanah gambut merupakan karakteristik yang dimiliki oleh tanah gambut. Tanah sangat kaya akan mikroorganisme, seperti bakteri, actinomycetes, fungi, protozoa, alga dan virus. Tanah yang subur mengandung lebih dari 100 juta mikroorganisme per gram tanah. Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroorganisme tersebut. Tambahnya lagi, bahwa sebagian besar mikroorganisme tanah memiliki peranan yang menguntungkan, yaitu berperan dalam menghancurkan limbah organik, siklus hara tanaman, fiksasi nitrogen, pelarut posfat, merangsang pertumbuhan, biokontrol patogen, dan membantu penyerapan unsur hara.

Organisme tanah berperan penting dalam mempercepat penyediaan hara dan juga sebagai sumber bahan organik tanah. Mikroorganisme tanah sangat nyata perannya dalam hal dekomposisi bahan organik pada tanaman tingkat tinggi. Dalam proses dekomposisi sisa tumbuhan dihancurkan atau dirombak menjadi unsur yang dapat digunakan tanaman untuk tumbuh. Mikroorganisme akan menyerang atau merusak tumbuhan sampai hilangnya sebagian O2 dan berkembangnya toksin yang akan merusak kehidupan mikroorganisme. Jika proses tersebut berjalan terus, maka akan dihasilkan gambut yang berwarna hitam. Jika proses tersebut tidak berjalan terus maka akan dihasilkan gambut yang mempunyai struktur seperti tumbuhan dan biasanya berwarna coklat yang mengandung sisa-sisa kayu dan material tumbuhan lainnya.

Mikroorganisme perombak bahan organik ini terdiri atas fungi dan bakteri. Pada kondisi aerob, mikroorganisme perombak bahan organik terdiri atas fungi, sedangkan pada kondisi anaerob sebagian besar perombak bahan organik adalah bakteri. Fungi berperan penting dalam proses dekomposisi bahan organik untuk semua jenis tanah. Fungi toleran pada kondisi tanah yang asam, yang membuatnya penting pada tanah-tanah hutan masam. Sisa-sisa pohon di hutan merupakan sumber bahan makanan yang berlimpah bagi fungi tertentu mempunyai peran dalam perombakan lignin.

Nitrogen (N) harus ditambat oleh mikroba dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman. Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dan ada pula yang hidup bebas. Mikroba penambat N simbiotik antara lain Rhizobium sp. Mikroba penambat N non-simbiotik misalnya Azospirillum sp dan Azotobacter sp. Mikroba penambat N simbiotik hanya bisa digunakan untuk tanaman leguminose saja, sedangkan mikroba penambat N non-simbiotik dapat digunakan untuk semua jenis tanaman. Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaan unsur hara adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K). Tanah pertanian umumnya memiliki kandungan P cukup tinggi (jenuh). Namun, unsur hara P ini sedikit/tidak tersedia bagi tanaman karena terikat pada mineral liat tanah. Di sinilah peranan mikroba pelarut P, mikroba ini akan melepaskan ikatan P dari mineral liat dan menyediakannya bagi tanaman. Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P, antara lain Aspergillus sp, Penicillium sp, Pseudomonas sp, dan Bacillus megatherium. Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P, umumnya juga berkemampuan tinggi dalam melarutkan K.

III. KESIMPULAN

  1. Mikroorganisme perombak bahan organik merupakan activator biologis yang tumbuh alami atau sengaja diberikan untuk mempercepat pengomposan dan meningkatkan mutu kompos.
  2. Jumlah dan jenis mikroorganisme menentukan keberhasilan proses dekomposisi atau pengomposan. Proses dekomposisi bahan organik di alam tidak dilakukan oleh satu mikroorganisme monokultur tetapi dilakukan oleh konsorsia mikroorganisme.

 

 

 

DAFTAR PUSTAKA

Anwar, E.K., P. Kabar, A. Kentjanasari, dan E. Somantri 2004. Pemanfaatan Cacing Tanah untuk Meningkatkan Produktivitas Tanah Lahan Kering. Laporan Akhir. Bagian Proyek Peneltitian Sumberdaya Tanah. Proyek Pengkajian Teknologi Partisipatif. Balai Peneltian Tanah. Puslitbang Tanah dan Agroklimat. Badan Litbang Pertanian.

Alexander, M. 1977. Introduction to Soil Microbiology. New York: John Wiley and Sons.

Blakemore, R. 2000. Vermicology I. Ecological considerations of the earth worms used in vermiculture-areview of the species. http://bioeco.eis.ynu.ac.jp/eng/database/earthworm/A%20series%20of%20searchable%20texts/vermillennium%202000/vermicology%20I.pdf#search=’vermicology’.

Eriksson, K.E.L., R.A. Blanchette, and P. Ander. 1989. Microbial and Enzymatic Degradation of Wood and Wood Components. Springer-Verlag Heildeberg. New York.

Gaur, A.C. 1982. A Manual of rural composting. In Improving Soil Ferftility Through Organic Recycling. Project Field Document No. 15. Food and Agricultural Organization of The United Nation, Rome.

Haug, R.T. 1980. Composting Engineering. Ann Arbor Science, Michigan.

Howard, R.L., E. Abotsi, J.V. Rensburg, and Howards. 2003. Lignocellulose biotechnology: issues of bioconversion and enzyme production. African Journal of Biotechnology 2: 602-619.

Lankinen, P. 2004. Ligninolytic enzymes of the basidiomycetous fungi Agaricus bisporus and Phlebia radiata on lignocellulose-containing media. Academic Dissertation in Microbiology.

http://www.u.arizona.edu/~leam/lankinen.pdf [10 Desember 2005]

Perez, J., J. Munoz-Dorado, T. de la Rubia, and J. Martinez. 2002.Biodegradation and biological treatments of cellulose, hemicellulose, and lignin: an overview. Int. Microbiol. 5: 53-63.

Richards, B.N. 1974. Introduction to the Soil Ecosystem. Longman. London and New York.

Thorn, R.G., C.A. Reddy, D. Harris, and E.A. Paul. 1996. Isolation of Saprophytic Basidiomycetes from soil. Appl. Environ. Microbiol. 62: 4.288-4.292.

Tomlin, D.A. 2006. Earthworm biology. http://www.wormdigest.org/index. php?option= com_content&task=view&id=200&ltemid=2

Disusun oleh:

Rendika Ferri Kurniawan, Mahasiswa Jurusan Tanah, Program Studi Ilmu Tanah, Universitas Gadjah Mada, 2011.

Tagged , , , , ,

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: