MIKROBIOLOGI TANAH Dr. Ni’matuzahroh Departemen Biologi Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga 2010

RUANG LINGKUP Mikroba sebagai komponen penyusun tanah Kelompok mikroba di tanah Peranan mikroba di tanah Analisis mikroba tanah

KOMPONEN PENYUSUN TANAH Bagian mineral/anorganik Bagian zat organik Bagian air dan larutan tanah Bagian udara yang ada dalam tanah Bagian organisme /mikroorganisme

BAGIAN MINERAL/ANORGANIK Mineral di tanah kebanyakan dalam bentuk oksida Tidak semua elemen siap diserap oleh akar tanaman Banyaknya elemen penting dalam tanah tidak menjamin suburnya tanah “Elemen akan bermanfaat bagi tanaman, jika dalam bentuk ion-ion dan ion-ion tersebut mampu mengadakan pertukaran ion antar sel-sel akar

ZAT ORGANIK Berasal dari penguraian sisa-sisa tanaman dan hewan Terdapat aktivitas mikroorganisme yang berfungsi dalam siklus perubahan zat-zat makanan Daerah tropis  kehidupan mikroorganisme Bahan organik  anorganik Oleh sebab itu, jarang didapati humus yang tebal

AIR TANAH DAN LARUTAN TANAH Air yang berasal dari tanah mengandung semua unsur yang ada pada tanah  larutan tanah Tanah dengan partikel > kurang dapat menahan air Berdasarkan hubungan air dengan partikel tanah dikenal : Air kimia Air higroskopis (air hidrasi) Air kapiler Air gravitasi

UDARA DALAM TANAH Mengisi rongga di antara partikel tanah Ukuran partikel besar  udara banyak Contoh : tanah liat  ventilasi kurang Tanah yang baik untuk tanaman adalah tanah yang mempunyai rongga besar dan kecil sehingga ventilasi cukup dan mampu menahan air

Ciri-ciri tanah yang mempunyai struktur yang baik STRUKTUR TANAH Tanah yang dapat menahan air secukupnya untuk menghindari dari kekurangan kelembapan disekitar perakaran tanaman selama musim kering, tetapi disisi yang lain memungkinkan cukup pengairan untuk menghindari tertumpuknya air selama musim hujan. Pori-pori tanah yang cukup terisi dengan gas yang memungkinkan terjadinya pertukaran gas dengan atmosfer dan mengurangi terjadinya kondisi anaerob

ORGANISME DI DALAM TANAH Terdiri dari organisme dan mikroorganisme dari kelompok Bakteri Yeast Jamur Mikroalga Protozoa Nematoda Serangga Tanah yang mengandung bahan organik mempunyai ventilasi baik Suhu sesuai untuk pertumbuhan bakteri (pengikat nitrogen, dekomposer dll) “ Mikroba adalah bagian dari tanah yang berperan dalam menentukan bentuk, sifat, dan tekstur tanah”

Types of soil organism Bacteria Fungi Are the most numerous (106 – 109 cells /cm3) Responsible for the cycling and transformation within the soil carbon, nitrogen, phosphorus, iron and sulfur The soil bacterial population is extremely diverse A large portion of the bacteria in Bergey’s manual are soil borne species, and we can expect to find both ne species and genera in soil The problems of identification are probably greater with bacteria from soil than those from any other habitat and numerical taxonomy is perhaps the best approach Fungi Are probably at least as important as bacteria in soil Their tolerance of low pH makes them particularly significant in acid soils They have mayor role in plant residue decomposition and in plant pathogens Soil fungi also exhibit great species diversity in the soil and identification is complicated by the fact that their life-cycles in soil are often quite different from those in laboratory. Useful text on identification and ecology of soil fungi are available

Types of soil organism Yeast Actinomycetes Protozoa Macroorganisme Their functions in soil are uncertain but they have been implicated in increasing soil structural stability through their ability to produce extracellular gum Actinomycetes Have been shown to be common producers of antibiotic but the study of their ecology has been clouded by difficulty in classification, although advances are now being made Protozoa Occur in soil as flagellates, amoeba, ciliates, and testacea at the order of 103 g-1 wet soil for each group. They may have a role in ecology as predators of soil bacteria a Macroorganisme Nematodes, enchytraeids worm (pot worm), lumbricid worm (earthworm), termites, springtails and mites

TIGA GOLONGAN POPULASI MIKROBA DI DALAM TANAH Golongan Autohtonous Golongan mikroba yang selalu tetap didapatkan di dalam tanah dan tidak tergantung kepada pengaruh-pengaruh lingkungan luar seperti iklim, temperatur, dan kelembapan Golongan Zimogenik Golongan mikroba yang kehadirannya didalam di tanah diakibatkan oleh adanya pengaruh-pengaruh luar yang baru. Misalnya : Dengan adanya penambahan senyawa organik Golongan Transien Golongan mikroba yang kehadirannya bersamaan dengan adanya penambahan secara buatan. Misalnya : penambahan dalam bentuk inokulum (biakan hidup) Rhizobium atau Azotobacter ke dalam tanah

MIKROORGANISME DI TANAH Bakteri, actinomycet, jamur (yeast dan kapang), mikroalga, dan protozoa) Perkiraan jumlah bakteri miroba di tanah Tanah pasir : 320.000 – 500.000 sel bakteri /gram Tanah lempung 360.000 - 600.000 sel bakteri / gram Tanah subur 2.000.000 – 200.000.000 sel bakteri / gram

PENGELOMPOKAN MIKROBA TANAH BERDASARKAN KEGIATAN Kelompok kegiatan Bakteri Actinomycet Fungi Perombak Selulosa Arthrobacter Bacillus Cellulomonas Nocardia Streptomyces Micromanospora Aspergillus Fusarium Trichoderma Perombak lignin - Coprinus Agaricus Poria Perombak pestisida Pseudomonas Cladosporium Cephalosporium Pischia, Geotrichum Endosaccharomyces

Mikroskopis kapang

Mushroom

Flagellata

Rhizopoda

CILIATA

PERANAN MIKROBA TANAH Dalam siklus mineral tanah Dekomposer Siklus karbon Siklus nitrogen Siklus sulfur Siklus fosfor Dekomposer Dekomposer bahan organik di tanah Degradasi bahan pencemar/polutan Logam berat Hidrokarbon Pestisida (herbisida, insektisida, fungsida) Deterjen

Tahap –tahap biodegradasi pestisida oleh mikroorganisme : Dehalogenasi Dealkilasi Hidroksilasi ester amida Perubahan cincin aromatik (siklinase)

SIKLUS KARBON

SIKLUS NITROGEN

Siklus nitrogen Amonifikasi Nitrifikasi Denitrifikasi Perubahan komponen nitrogen organik (sisa tumbuhan, hewan, dan mikroorganisme) menjadi amonia oleh mikroorganisme heterotrof, antara lain : Bacillus cereus, Pseudomonas fluorescens, P. vulgaris Nitrifikasi Asimilasi amonia menjadi protein dalam sel mikroorganisme atau dioksidasi menjadi nitrit yang kemudian menjadi nitrat oleh bakteri nitrifikasi yaitu Nitrosomonas dan Nitrobacter Proses nitrifikasi terjadi dalam beberapa tingkat yaitu Oksidas ammonia menjadi nitrit oleh bakteri Nitrosomonas, Nitrosococcus Oksidasi senyawa nitrit menajdi nitrat oleh bakeri Nitrobacter Denitrifikasi Reduksi nitrat menjadi nitrogen disebut denitrifikasi : dilakukan oleh beberapa mikroorganisme (dalam keadaan anaerob)

Reaksi dalam fiksasi nitrogen

SIKLUS SULFUR

PERANAN MIKROORGANISME TANAH Fungi (yeast, kapang and mushroom) Berperan dalam dekomposisi bahan organik (selulosa, lignin, hemiselulosa) Membantu penyerapan mineral yang ada di tanah. Misalnya : phospor dan sulfur Contoh : mikoriza : ektomikoriza dan endomikoriza Actinomycetes Kelompok mikroba yang potensial dalam mendegradasi lignin dan selulosa Indikator terhadap kesuburan tanah Bakteri Berperan dalam dekomposisi bahan organik Berperan dalam fiksasi nitrogen

KEPENTINGAN MEMPELAJARI MIKROBIOLOGI TANAH Mengetahui /menganalisis populasi mikroba tanah baik secara kulaitatif maupun kuantitatif Memahami adanya asosiasi kehidupan antara mikroorganisme itu sendiri; antara mikroorganisme dengan organisme lain di tanah (hewan dan tanaman). Asosiasi ini dapat berupa simbiosis, antagonisme, sinergisme, atau parasitisme Penguraian bahan organik: humifikasi, kompos, pembebasan unsur makanan/unsur hara bagi tumbuhan Misal : C sebagai CO2, N sebagai NH, S sebagai sulfat dll. Hal tersebut berhubungan erat dengan siklus C,N,S,P dan lain-lain Fiksasi N2 secara biologis Rhizobium  simbiosis Azotobacter  hidup bebas

KEPENTINGAN MEMPELAJARI MIKROBIOLOGI TANAH Nitrifikasi Oksidoreduksi yang lain Lain-lain seperti Pengawetan tanah Penguraian pestisida Mikroba rizosfer Kontrol biologi

ANALISIS MIKROBA TANAH Analisis mikrobiologi bergantung pada tujuan : A. KUALITATIF Deteksi mikroba potensial yang ada di tanah Eksplorasi mikroba potensial dari tanah B. KUANTITATIF Kelimpahan mikroba di tanah Respon mikroba terhadap suatu perlakuan pada tanah

Terima kasih atas perhatiannya Wassalamu’alaikum Wr.Wb.