Habitat Mikroorganisme

Pada umumnya biomassa kebanyakan kelompok mikroorganisme menurun jumlahnya dengan meningkatnya kedalaman tanah, kecuali pada gambut.

Tabel 1. Distribusi mikroorganisme dalam horison dari suatu propil tanah

Kedalaman (cm)	Organisme/g tanah x 103
	Bakteri aerob	Bakteri anaerob	Actinomycetes	Fungi	Algae
3 – 8	7.800	1.950	2.080	119	25
20 – 25	1.800	379	245	50	5
35 – 40	472	98	49	14	0,5
65 – 75	10	1	5	6	0,1
135 – 145	1	0,4	-	3	-

Secara umum, aktivitas mikroorganisme dalam suatu profil tanah sangat ditentukan oleh ketersediaan substrat energi dan unsur hara anorganik. Disamping itu pertumbuhan dan aktivitas mikroorganisme ditentukan oleh sifat fisik dan kimia tanah.

Sifat fisik dan kimia tanah yang berpengaruh:

Fisik         : Temperatur, tekanan osmotik, tegangan permukaan, radiasi, kekentalan(viscosity), fenomena adsorpsi.

Kimia       : Air, pH, kualitas dan kuantitas hara organik dan anorganik, udara, senyawa pendorong dan penghambat pertumbuhan, oksidasi dan reduksi.

Setiap spesies m.o mempunyai persyaratan tertentu untuk pertumbuhannya dan jika lingkungannya tidak sesuai, pertumbuhan atau aktivitasnya akan menurun sehingga mempengaruhi total populasinya.

Temperatur, mempengaruhi kecepatan semua proses yang terjadi di dalam mikroorganisme Denaturasi enzim merupakan pembatas bagi temperatur maksimum, ini sangat bevariasi diantara mikroorganisme sehingga mikroorganisme berbeda-beda akan kebutuhannya terhadap temperatur (maksimum, minimum & optimum) untuk prtumbuhannya. Berdasar temperatur mikroorganisme terbagi atas golongan psikrofil (<5⁰C optimum serupa mesofil), mesofil (optimum antara 25⁰C dan 37⁰C) dan termofil (optimum antara 55⁰C dan 65⁰C) .

Tekanan osmotik, pada umumnya mikroorganisme mempunyai daya adaptasi yang cukup terhadap tekanan osmotik dari lingkungan hidupnya.  Protoplasma m.o yang normal mempunyai kadar solute yang lebih tinggi dari tekanan osmotik lingkungan hidupnya. Kedaan ini menyebabkan kecenderungan air masuk ke sel, sehingga turgor sel dapat dipertahankan.

Tegangan permukaan, hal ini berkaitan dengan kelembaban dimana distribusi mikroorganisme dalam tanah tidak merata dan terutama terdapat pada bagian organik dari partikel tanah yang mengandung cukup air. Dalam hal ini bahan organik sebagai sumber nutrien dan air berfungsi dalam metabolisme mikroorganisme (transpor nutrien dari luar sel ke dalam sel dan untuk proses metabolisme). Di dalam tanah, mikroorganisme umumnya aktif pada kelembaban > 15 bar (kapasitas lapang 1/3 bar, titik layu 15 bar). Beberapa mikroorganisme yang termasuk fungi dan khamir dapat tumbuh pada tekanan 70 bar.

Fenomena adsorpsi, partikel liat sering berukuran sama dengan ukuran bakteri, bahkan liat bisa lebih kecil. Bakteri dan liat mempunyai muatan sehingga keduanya dapat berinteraksi, sebab muatan pada sel dan liat terpolarisasi atau diperantarai oleh ion metal.

• Air, mempengaruhi aktivitas mikroorganisme sebab air merupakan komponen utama dari protoplasma.  Air yang berlebih akan membatasi pertukaran gas sehingga menurunkan suplay O₂, lingkungan akan menjadi anaerob.

• pH,  mempengaruhi tidak saja aktivitas mikroorganisme tetapi juga keragaman spesiesnya. Aktivitas enzim mikroba tergantung kepada ion H⁺, oleh karena itu pH tanah mempengaruhinya. Contoh Streptomyces (Actinomycetes) tidak akan tumbuh pada pH < 7,5.  Pada umumnya kebanyakan m.o tumbuh optimum pada kisaran pH 6 – 8.  Meskipun demikian mikroorganisme juga masih dapat tumbuh dengan baik diluar kisaran pH tersebut. Fungi umumnya lebih tahan terhadap pH masam, bakteri belerang dapat tumbuh pada pH 0 – 1, sebaliknya Actinomycetes sangat peka terhadap pH < 5.

• Nutrien (hara), berpengaruh terhadap pertumbuhan mikroorganisme sebab didalam proses sintesa protein (enzim), mikroorganisme dapat terpengaruh oleh kondisi tersedianya nutrien. Terjadinya perubahan nutrien dapat menyebabkan perubahan komponen sel (RNA), protein dan kecepatan tumbuh (medium kaya, medium miskin). Bahan organik dan unsur hara esensial merupakan bahan yang diperlukan didalam proses metabolisme mikroorganisme tanah.  Kecepatan mikroorganisme tanah dalam menggunakan bahan organik jika kondisi lingkungan sesuai maka dengan naiknya kadar bahan organik di dalam tanah makin besar pula kecepatan dekomposisinya.

Disamping sifat fisik dan kimia tanah, faktor biologi juga mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme, seperti interaksi antara mikroorganisme dan pengaruh tumbuhan tingkat tinggi.

1. Interaksi antara mikroorganisme

• Netralisme: tidak terpengaruh satu dengan yang lain. Ex. Lactobacillus dan Streptococcus.
• Kompetisi : 2 populasi saling berkompetisi untuk memperoleh sumber makanan yang serupa dalam wadah yang sama. Ex. Kompetisi antara inokulum Rhizobium dengan strain Rhizobium yang terdapat di dalam tanah.
• Mutualisme: 2 populasi yang saling mempengaruhi dan menguntungkan satu dengan yang lain. Jika hidup terpisah keduanya kurang dapat atau tidak dapat mempertahankan diri. Ex. Simbiosis antara bakteri penambat N dengan bakteri fotosintetik (Lactobacillus arabinosus dan Streptococcus faecalis). Simbiosis antara jamur dan ganggang yang disebut Lichenes. Rhizobium dengan leguminose.
• Komensalisme: Interaksi yang positif bagi salah satu populasi, dimana satu spesies mendapat keuntungan sedangkan spesies lain tidak dirugikan. Spesies yang untung disebut komensal, spesies yang memberi keuntungan disebut hospes (inang). Komensal tidak dapat hidup tanpa hospes. Ex. Chlorella dapat mendukung pertumbuhan Pseudomonas. Saccharomyces dengan Acetobacter, dimana Saccharomyces menghasilkan alkohol yang mutlak bagi Acetobacter.
• Amensalisme (antagonisme): Interaksi dimana salah satu populasi terhambat sedangkan populasi lain dalam asosiasi tersebut tidak terpengaruh. Ex. Antibiotik yang dihasilkan oleh suatu kultur menghambat kultur lain. Streptococcus lactis yang menghasilkan asam susu akan menghambat pertumbuhan Bacillus subtilis. Spesies yang terhambat pertumbuhannya disebut amensal dan yang menghambat disebut antagonis.
• Sinergisme: 2 spesies hidup bersama dan saling menguntungkan. Ex. Ragi untuk membuat tape yang terdiri atas beberapa spesies (Aspergillus, Saccharomyces Candida, Hansenula, Acetobacter). Masing-masing spesies mempunyai kegiatan sendiri sehingga amilun berubah menjadi gula, menjadi asam organik, alkohol dll.
• Parasitisme: Hanya menguntungkan satu pihak. Ex. Virus yang merupakan parasit pada bakteri. Virus tidak dapat hidup diluar bakteri atau sel hidup lain.
• Predatorisme: Pemangsa. Ex. Amuba merupakan pemangsa (predator) bakteri. Predator tidak dapat hidup tanpa mangsa.

Meskipun demikian, bentuk hubungan seperti di atas sering tidak jelas, sebab ada bentuk hubungan satu yang merupakan suatu fase untuk berubah menjadi bentuk hubungan yang lain. Ex. Mutualisme pada lichenes dapat berubah menjadi parasitisme.

1. Pengaruh tumbuhan tingkat tinggi

Lingkungan hidup di daerah sistem akar yang disebut rhizosfer, pada daerah ini kegiatan biolgi paling aktif.  mikroorganisme tidak hanya tumbuh baik pada rhizosfir tetapi juga pada permukaan akar dan bagian tanah yang melekat pada permukaan akar (rhizoplane)

Tampaknya akar tanaman sangat mempengaruhi kegiatan bakteri dibandingkan fungi. Bakteri gram negatif sangat dipengaruhi oleh perakaran. Bakteri gram positif menurun jumlahnya didaerah perakaran.

Pengaruh perakaran terhadap fungi bersifat selektif. Ex. Tumbuhan pisang menghambat pertumbuhan miselium dan spora dari Fusarium oxysporum.

Mikroorganisme di daerah perakaran terjamin hidupnya karena eksudat yang dihasilkan oleh akar tanaman Ex. Asam amino, asam organik (asetat, laktat, butirat, fumarat, glikolat dll), karbohidrat (arabinosa, fruktosa, galaktosa, maltosa dll), faktor tumbuh (biotin, inositol, nikotinat dll), ensim (amilase, fosfatase, dan protease) dan senyawa lain termasuk sisa-sisa akar yang mati. Ex. Kapas menghasilkan inositol, Jagung menghasilkan fosfatase dan protease. Bahan-bahan tersebut berfungsi sebagai sumber energi, karbon, nitrogen dan faktor tumbuh bagi mikroorganisme tanah.

Perlu diketahui pula bahwa akar tanaman tertentu dapat pula menghasilk- an agensia penghambat pertumbuhan mikroorganisme (ex. Penghambat kegiatan bakteri nitrifikasi).

Mikroorganisme di daerah rhizosfer dapat juga mempengaruhi pertumbuhan  tanaman baik + maupun  ̶- .  Pembentukan CO₂ dan asam organik dan anorganik di daerah perakaran oleh m.o dapat berfungsi melarutkan nutrien anorganik bagi tanaman. Namun kompetisi akan O₂ oleh mikroorganisme aerob dan juga pembentukan CO₂dapat mempengaruhi petumbuhan akar sehingga mengakibatkan kecepatan pengambilan nutrien  dan air terhambat.

Beberapa mikroorganisme dapat memperbaiki ketersediaan fosfat bagi tanaman, yaitu dengan melarutkan senyawa yang mengandung fosfat (VAM, Pseudomonas putida, Bacillus megatherium) yang melepaskan orthofosfat dari P-organik atau anorganik.

Asimilasi Mn, Fe, Zn dan K oleh tumbuhan juga menjadi lebih baik dengan adanya pertumbuhan bakteri heterotrof.

Beberapa bakteri melakukan asosiasi simbiotik dengan tumbuhan (ex. Bakteri bintil akar “Rhizobium”).

Pelarutan P oleh mikroorganisme karena adanya asam-asam yang dihasilkan (ex.asam  α-ketoglukonat oleh bakteri dan asam sitrat dan oksalat oleh fungi).

Peranan mikroorganisme dalam pengelolaan tanah

Produktivitas tanaman sangat erat kaitannya dengan kemampuan tanaman dalam menyerap air dan unsur hara secara efisien dari tanah.  Kegiatan akar ditentukan oleh suatu kumpulan proses biologi terpadu. Oleh karena itu pendekatan bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme  merupakan pendekatan baru dalam mengatasi berbagai masalah yang tidak dapat dipecahkan secara efisien dengan menggunakan teknologi yang ada saat ini.

Pemanfaatan mikroorganisme menawarkan teknik-teknik yang memungkinkan untuk memantapkan agregat tanah, meningkatkan serapan unsur hara, mengendalikan patogen dalam tanah dan mempercepat pelapukan limbah organik padat tanpa menimbulkan pencemaran terhadap lingkungan.

a. Mikroorganisme pemantap agregat

Stabilitas  agregat pada umumnya meningkat dengan makin banyaknya jumlah mikroorganisme (Lynch,1987).  Hal ini dapat dilihat dari penambahan jumlah bakteri (Azotobacter chroococcum dan Pseudomonas sp.) dan ragi (Lypomyces starkeyi) yang ternyata meningkatkan stabilitas agregat  terhadap kekuatan air.  Sebaliknya tanah yang ditambah jenis jamur (Mucor hiemalis) menunjukkan hasil yang berbeda.

Pada jumlah penambahan yang sama, jamur justru menurungkan stabilitas agregat.  Mekanisme ini belum jelas namun suatu hipotesis yang diajukan untuk menerangkan hal tersebut.  Pada kondisi alamiah suatu populasi m.o mengikat pertikel tanah, peningkatan jumlah mikroorganisme mendorong terbentuknya perekatan (cementation) petikel tersebut.  Dengan adanya jamur perekatan ini tidak terjadi, karena hifa jamur akan menghalangi kontak antara partikel tanah dengan bakteri disekelilingnya.  Namun dalam kondisi yang lain, hifa jamur dapat melindungi agregat primer yang dibentuk oleh perekatan bakteri untuk membentuk agregat sekunder.  Di alam,bahan perekat yang dijumpai jarang yang berupa mikroorganisme  saja, tetapi umumnya berkombinasi dengan ikatan asam organik (Hillel, 1982).

b. Mikroorganisme pendorong serapan hara

Pemanfaatan mikroorganisme tanah untuk meningkatkan efisiensi serapan hara oleh akar tanaman pada umumnya melalui peningkatan kelarutan unsur hara yang dibutuhkan tanaman baik yang berasal dari pupuk maupun yang berasal dari mineral tanah dan atau peningkatan kemampuan akar menyerap hara.  Hal ini berkaitan dengan bakteri pelarut hara dan yang berkaitan dengan jamur mikoriza.

Pseudomonas sp. dan Bacillus sp. adalah jenis bakteri yang mampu meningkatkan kelarutan fosfat dalam tanah. Namun menurut Lynch (1983) jenis yang pertama mampu mengakumulasi nitrit, sehingga dapat meracuni tanaman.  Pseudomonas fluorescens-putida mampu membentuk koloni di rhizosfer dengan cepat sehingga dapat meningkatkan hasil kentang, bit gula dan lobak sebanyak 144 %.  Pada tanaman kedelai kombinasi antara Pseudomonas putida dan Azospirillum sp. meningkatkan serapan N dan P. Pemberian bakteri pelarut fosfat juga meningkatkan laju pertumbuhan bibit lamtoro, meningkatkan ketersediaan fosfat pada tanah ber pH tinggi >7 dan kadar P tanah tersedia tinggi (95 ppm).

Bacillus sp. mampu meningkatkan serapan P tanaman pinus 1,5 kali pada tanah yang tidak dipupuk dan > 8 kali lipat pada tanah yang dipupuk dengan trikalsium fosfat.  Mikroorganisme tertentu juga dapat meningkatkan kelarutan sulfat, mangan, besi dan silikat.  Jenis bakteri yang terlibat dalam pelarutan masing-masing unsur dapat dilihat pada Tabel 2.

Jamur mikoriza, mampu memperbaiki nutrisi tanaman seperti P dan unsur mikro Zn, Cu, dan Fe.  Hal ini terjadi melalui percepatan pertumbuhan akar dengan adanya  simbiosis jamur tersebut.  Namun demikian pada kenyataannya, masih

Tabel 2. Beberapa jenis bakteri yang berperan penting dalam proses pelepasan unsur hara dalam tanah.

Unsur hara	Reaksi	Jenis bakteri
MnFe S Si	OksidasiOksidasi Reduksi Oksidasi Alterasi	Corynebacteriumsp.Pseudomonassp. Citrobacter freundii Leptospirillum sp Thiobacillus ferroxidans Desulfovibrio desulfuricans T. ferroxidans Sulfolobus spp Arthrobacter Bacillus Nocardia Pseudomonas sp.

sulit mengembangkan jamur mikoriza VA dalam biakan, sehingga sebagian besar aspek genetiknya belum dapat diketahui.  Jamur mikoriza sangat peka terhadap pH tanah, sehingga pemanfaatannya secara efektif perlu disertai pengapuran.  Serapan P bibit tanaman kakao dan kelapa sawit meningkat dengan adanya jamur mikoriza VA