Biology Study Center

BIOLOGI TANAH

Biologi tanah adalah ilmu yang mempelajari tentang Biota tanah baik jasad-jasad yang berukuran mikro maupun makro mulai dari klasifikasi atau penggolongan sifat-sifat dan aktivitas serta interaksinya antar organisme maupun pengaruhnya terhadap lingkungan hidaup terurama terhadap sifat-sifat tanah.

PENGERTIAN TENTANG TANAH

Tanah adalah : - lapisan atas regolit à hancuran biokimia

- bahan organik banyak,terdapat perakaran, mikroorganisme, dll

- hancuran iklim intensif

- horizon-horizon

Tanah adalah : tubuh alam à campuran hasil hancuran mineral dan bahan organic yang menyelimuti bumi,terdiri dari udara,air,tunjangan mekanik dan unsur-unsur hara untuk tanaman

(pendekatan secara edapologik)

KOMPOSISI TANAH : PADAT, CAIR, UDARA

TERDIRI DARI Lima kelompok :

1. partikel-partikel mineral à kerikil, pasir halus, lempung dan lumpur

2. sisa-sisa tanaman dan binatang yang membusuk, yang hancur dan menyatu dengan Partikel –partikel tanah, sisa-sisa tanaman, dapat berwujud humus dan bahan humus

3. system kehidupan à serangga, algae, protozoa, cacing, binatang mengerat, fungus, Aktinomisetes, bakteri dan akar tanaman.

4. air à air bebas dan air higroskopis, larutan garam anorganik dan senyawa organic

5. gas / atmosfer tanah à CO₂, O₂, N dan gas-gas lain.

BEBERAPA SIFAT FISIK YANG PENTING UNTUK SISTEM KEHIDUPAN ORGANISME TANAH

TEKSTUR TANAH : Perbandingan kandungan partikel-partikel tanah primer à fraksi liat, debu dan pasir dalam suatu masa tanah.

TEKSTUR TANAH à Kualitatif : halus dan kasar

Kuantitatif : kandungan liat lebih besar à halus

Kandungan pasir lebih besar à kasar

Tanah ringan : tekstur kasar à pasir > à mudah lepas

Tanah berat : tekstur halus à liat > à sukar dipisah

SISTEM KLASIFIKASI TEKSTUR

Sistem internasional (1926) Diameter fraksi (mm)

Pasir kasar 2,0 - 0,2

Pasir halus o,2 - 0,02

Debu 0,02 - 0,002

Liat < 0,002

STRUKTUR TANAH : Susunan butir-butir primer dan agregat-agregat primer tanah secara alami à bentuk tertentu yang dibatasi oleh bidang-bidang.

Struktur tanah à mempengaruhi pertumbuhan tanaman dan aktivitas jasad hidup tanah

Tanah dengan struktur yang baik akan membantu berfungsinya faktor-faktor pertumbuhan tanaman secara optimal.

Ciri-ciri tanah berstruktur yang baik à penyebaran ruang pori yang baik yang diisi air dan udara tanah sifatnya mantap.

Struktur tanah terbentuk dengan jalan : penggabungan butir-butir primer tanah oleh pengikat koloid tanah yaitu liat dan humus àagregat primer / a.mikro. Penggabungan a.mikro à bentuk-bentuk yang dibatasi oleh bidang-bidang tertentu yang disebut – agregat makro.

A. mikro à 0,25 – 0,50 mm

A. makro à 0,51 – 10 mm

Bongkah à >10 mm

Struktur yang paling cocok untuk pertanian :

- Struktur remah à ruang pori makro non kapiler tidak dapat menampung air ào.k.i diisi udara

- Ruang pori mikro – diantara a.primer à kapiler yang dapat menampung air hujan – tidak merembes ke bawah, sehingga tersedia bagi tanaman.

- Akar tanaman mudah menerobos karena gembur.

- Gerakan air baik

- Aktivitas mikroorganisma baik à perombakan bahan organik lancer à pelepasan unsur hara lancar à proses-proses nitrifikasi, amonifikasi, denitrifikasi dll.

WARNA TANAH

à Erat kaitannya dengan produktivitas tanah.

Ukuran warna tanah à penurunan produktivitas tanah à hitam à coklat à coklat seperti karat à abu coklat à merah àabu-abu à kuning dan putih.

“HUE” à warna tanah utama à merah, kuning, hijau, coklat.

Warna tanah à untuk menilai :

· Kandungan bahan organic

· Drainase

· Drainase baik à merah, kuning coklat

· Drainase jelek à kelabu kebiruan dan berbecak-becak

· Melihat adanya horizon-horison pencucian dan pengendapan

· Menaksir kandungan mineral

TEMPERATUR TANAH

à sangat berpengaruh terhadap proses-proses pelapukan dan penguraian bahan induk, reaksi – reaksi kimia, pertumbuhan tanaman melalui perubahan kelembaban tanah, aerasi, aktivitas mikroba dan ketersediaan hara.

Tingkat aktivitas optimum untuk jasad renik à 18 - 30°C.

Bakteri memfiksasi N₂ pada keadaan panas dan tanah agak kering.

>40°C à jasad renik inaktif

Nitrifikasi à temperature optimal 30°C

Temperatur rendah à menghambat penyerapan Kalium oleh tanaman.

POROSITAS TANAH

à Erat kaitannya dengan tata air dan udara tanah, yang sangat berpengaruh pada aktivitas jasad hidup tanah.

Tata air dan udara yang baik untuk pertumbuhan optimal tanaman : pori tanah yang terisi air minimal 10% dan udara minimal 10%.

LINGKARAN PERGERAKAN AIR

Air tanah berasal dari atmosfir. Air hujan à tanah à air infiltrasi yang mengalir di permukaan (run off).

Air infiltrasi à air perkolasi à air tanah (water ground).

Evaporasi à proses penguapan air permukaan

Di Indonesia evaporasi à 4-5 mm / hari.

Transpirasi à proses penguapan melalui tanaman.

Evapotranspirasi à penguapan melalui tanah dan tanaman

AIR TANAH

1. AIR ADHESI à Lapisan air yang mengelilingi butir tanah

à tidak berupa cairan (karena terlalu sedikit) PF= 7

2. AIR HIGROSKOPIS à bukan berupa cairan, sebagian uap air.

à merupakan selaput tipis ( film air) yang meliputi agregat tanah

PF = 6,3 – 7

3. AIR KAPILER à T.L.P (Titik Layu Permanen ) = koefesien layu = kelembaban tanah kritis.

PF = 4,2

4. KAPASITAS LAPANG (KL) = kelembaban setara

à kandungan air dalam tanah sersudah air gravitasi turun sama sekali.

Tanah mengandung air yang tersedia bagi tanaman.

PF = 2,54 atau 1/3 ATM.

BAHAN ORGANIK TANAH

Penimbunan sisa tumbuhan dan binatang à pelapukan dan pembentukan kembali

PELAPUKAN AKTIF jasad mikro

Bahan organic berubah-ubah dan tidak mantap

Bahan organic tanah mineral à 3 – 5% dari bobot tanah à sangat berpengaruh terhadap sifat-sifat tanah dan pertumbuhann tanaman.

Bahan Organik : - perekat butir-butir tanah

- sumber utama N,P,S

- meningkatkan jumlah air yang terikat tanah

- sumber energy jasad hidup tanah

Tanpa bahan organik à tidak terbentuk biokimia tanah

Bahan organik : - Jaringan asli dan bagian yang telah mengalami pelapukan

- humus dan jaringan asli yang belum mengalami pelapukan

- Bagian-bagian tersebut mengalami serangan jasad renik (Heterotrof)

Yang tahan terhadap pelapukan dirombak oleh jasad mikro à humus à hitam,coklat à koloidal

Humus mempunyai kemampuan menahan air dan ion-ion hara > liat , sehingga meningkatkan produktivitas tanah

LIAT dan HUMUS SUMBER KEGIATAN TANAH

LIAT dan HUMUS à koloidal, jarah tunggalnya kecil sekali

è Luas permukaan lebar, bermuatan, sehingga ion dan air melekat

è Menentukan sifat fisik dan kimia tanah

è Pusat kegiatan tanah à reaksi-reaksi dan kegiatan ion-ion

è Adanya muatan à jembatan pengikat zarah ukuran besar à granular

Jadi tanah yang baik untuk pertanaman à Nisbah liat : humus tertentu

PENGERTIAN DASAR KOLOIDAL BIOLOGIK

1. Kegiatan kimia tanah lebih besar à liat dan humus

2. Jasad tanah berasosiasi dengan humus dan sisa tanaman à perombakan kontinu bahan organik danhumus

à mengendalikan unsur-unsur hara melalui pelapukan

Dengan demikian penelitian tanah secara edapologik paling tepat didekati dari sudut koloidal-biologik

TANAH SUATU LABORATORIUM BIOLOGIK

Bahan organic tanah à bahan energy à kehidupan organism di dalam tanah

Di dalam tanah à macam-macam mikroorganisme dalam berbagai bentuk, ukuran dan jumlah

Bakteri tanah à 100.000 sampai milyar / g tanah

Bobot total jasad hidup + akar tanaman = 5000 – 20.000 kg / Ha dengan kedalaman

20 cm oleh karena itu mempengaruhi sifat fisik dan kimia tanah

Jadi secara praktikal semua reaksi yang terjadi dalam tanah secara langsung bersifat biokimia.

Aktivitas jasad mikro tanah à penghancuran sisa tanaman oleh serangga dan cacing tanah à dilapuk oleh bakteri, jamur dan aktinomisetes. Bersamaan dengan pelapukan , terjadi pelepasan unsur hara dalam bentuk anorganik dan organik à N, P, S

Pembentukan humus ß Gejala Biokimia ß Aktivitas mikroorganisme.

PENGARUH AERASI TERHADAP KEGIATAN BIOLOGI

Aerasi Buruk < 0₂Oksidasi bahan organik

Rawa < 0₂Pelapukan bahan organic lambat Dekomposisi <<

Mikrorganisme Fixasi N₂ Aerob → Aktivitas ↓

→ Populasi Jasad Mikro ↓Jasad Anaerob dan Fakultatif → Hidup baik à Aktivitas mereka → Fe & Mn ↑ à Racun untuk tanaman

Aerasi Buruk → Tanaman :

1. Perakaran terbatas

2. Serapan hara terhambat

3. Air <<

4. Pembentukan senyawa beracun (Fe & Mn)

Contoh : Bentuk Wortel & Bit yang aneh , karena aerasi buruk pada rumput → Perkembangan akar halus terbatas.

Untuk perakaran diperlukan 5 – 12 % O₂didalam udara tanah.

LDO (Laju Difusi Oksigen) ≤ 20 g x 10⁻⁸cm ⁻²men⁻¹ → Pertumbuhan akar terhenti.

Rumput > toleran terhadap LDO rendah dibandingkan kacang-kacangan.

Bit Gula dan Alfalfa memerlukan LDO > Clover (Trifolium)

ORGANISME TANAH

Bahan Organik Tanah ↔ Mikroorganisme Tanah

Mikroorganisme Tanah → Perubahan Biokimia Tanah

Kelompok Organisme Penting Yang Umum Terdapat Dalam Tanah

Mamalia

Serangga

Milipeda

Hidup dari Bahan Tumbuhan Kutu Kayu

Tungau

Makro Keong & Bakicot

Cacing Tanah

Cecurut

Umumnya Predator Serangga

BINATANG Sentipeda

Laba-laba

Mikro Predator atau Parasit dan Nematoda

Hidup dari Sisa Tumbuhan Protozoa

Rotifera

Akar Tumbuhan

Hijau

Algae Biru Hijau

Diatom

Jamur

TUMBUHAN Fungi Ragi

Kapang

Aktinomisetes

Aerobik

Anaerobik

Bakteri Autotropik

Heterotropik

JASAD SEDANG BERAKSI

KONSUMEN PRIMER

MIKROFLORA & DETRITIVOR

DETRITUS

JARINGAN TANAMAN

BAKTERI & FUNGI

Air =

RAYAP, KEONG, KUMBANG, KUTU KAYU, MILIPEDA, CACING

MIKROFLORA → Bersifat Kimia

FAUNA → Bersifat Kimia dan Fisika

KONSUMEN SEKUNDER DAN TERTIER

KONSUMEN PRIMER

PARASIT

PREDATOR

: KARNIVOR, PEMAKAN MIKROFILIK

Sentipeda Tungau, Rayap, protozoa

KONSUMEN SEKUNDER

KARNIVOR LAIN KONSUMEN TERTIER

( SEMUT )

KEGIATAN JASAD TANAH

Kegiatan kelompok jasad dicirikan oleh :

Ø Jumlahnya dalam tanah

Ø Bobotnya / Isi per luas tanah à biomasa

Ø Kegiatan metaboliknya

Mikroflora à mendominasi Biomasa tanah à 60 - 80% dari metabolik total dalam tanah dari Mikroflora tanah

Fauna tanah à RODEN à meremukan , mencampurkan, menggranulasikan tanah dan memasukkan tanah ke horizon yang lebih dalam.

Detritivor à memasukkan dan mencernakan sisa-sisa bahan organik , meninggalkan kotorannya untuk dihancurkan oleh mikroflora

CACING TANAH

Kegiatan cacing tanah à Masa Darwin (1881)

Cacing tanah yang banyak dijumpai : Lumbricoides terrestris - merah

Allolobophora caliginosa - merah jambu

Darwin (1885) à Jumlah tanah yang melalui system pencernaan cacing à 15 ton/Ha tanah kering

Dalam 75 tahun tanah setebal 20 cm seluas 1Ha à melalui perut cacing

Lunt & Jacobson (1944) à 16 ton kotoran cacing per Ha

Kotoran cacing > kaya : C organik, N organik, P tersedia, Ca & Mg yang dapat dipertukarkan, KDT, KB dan menurunkan jumlah unsur racun : Al dan Mn

Wollny (1890) à cacing tanah mempengaruhi : - kesuburan dan produktivitas tanah

Aerasi dan drainase tanah

Kemantapan dan agregat tanah

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI JUMLAH CACING

Ø Tekstur medium à tanah berat

Ø Bahan organik à banyak

Ø Kapur

Ø pH tanah

Ø pupuk kandang

Ø limbah pertanian

Ø macam vegetasi

Ø mulsa

Reproduksi cacing tanah : perkawinan (malam / pagi)

Telur à dewasa dalam 6 – 18 bulan

MIKROFAUNA TANAH

NEMATODA : Bentuk bulat seperti cacing tanah, ukuran kecil (μ)

Ada 3 golongan : 1. Yang hidup dari bahan organic yang sedang membusuk

2. predator

3. parasit à menyerang akar / jaringan tumbuhan

Golongan 1 dan 2 à >> dalam tanah

Golongan 3 à Heterodera à merugikan petanian

PROTOZOA : AMOEBA (>>) , CILIATA (>) , FLAGELLATA (>>>)

Jumlah Protozoa à aerasi, hara à lapisan olah tanah

Makanan Protozoa à bakteri dan mikroflora

Mempercepat tersedianya unsur hara bagi tanaman

ROTIFERA à DI rawa-rawa yang mengandung bahan organik besar à ± 50 species

TUMBUHAN TANAH

AKAR , ALGAE, FUNGI ,AKTINOMISETES, BAKTERI

TUMBUHAN à produsen primer dari bahan organik

Gudang energi matahari

-masa bahan organik à untuk memantapkan tanah

-bahan humus

-membantu penyerapan hara

AKAR à merupakan: Sumber energy bagi fauna dan mikroflora

-agregasi tanah

-pelarut asam-asam organik

Energi dan kehilangan CO₂

Energi dan input CO2

Fauna Tanah

Predator

Detritivor Carnivor Parasit

Konsumen Konsumen Konsumen

Detritus primer sekunder tertier

Humus Tanah

Kotoran dan Jasad

Pemakan mati mikrofitik

Kotoran dan

Mikroflora Jasad mati

PEROMBAK SEMPURNA

Keterangan : Gambar di atas adalah bagan dari lintasan umum hancuran jaringan tanaman golongan tinggi. Karena mereka menangkap energy dan CO₂, tanaman golongan tinggi dikenal sebagai produsen primer. Bila bagian tanaman mati (detritus) jatuh ke permukaan tanah, ia segera diserang oleh fauna dan mikroflora tanah, yaitu konsumen primer, sekunder, atau tertier. Jasad itu membebaskan energy dan CO₂ , dan menghasilkan humus. Perhatikan bahwa 80 – 90 % dari seluruh metabolisme tanah dilakukan oleh mikroflora.

Tabel di bawah Contoh Pemakan Mikrofilik dan Karnivor yang berperangai sebagai konsumen sekunder dan tertier di dalam atau di atas tanah.

Perhatikan bahwa beberapa binatang (seperti sentipeda) merupakan konsumen sekunder dan tertier.

Pemakan Mikrofilik		Karnivor
Jasad	Mikroflora dimakan	Konsumen Sekunder Predator Mangsa	Konsumen Tertier Predator Mangsa
	Algae	Nematoda	Laba-laba
	Bakteri	Tungau	Semut Sentipeda
	Fungi	Enchytracida	Tungau
			Kalajengking
	Fungi
Tungau	Algae	Nematoda	Laba-laba
	Lumut	Keong	Sentipeda Tungau
		Sentipeda Bekicot	Sentipeda
Protozoa	Bakteri dan	Afid
	Mikroflora lain	Lalat

	Bakteri	Cacing tanah	Laba laba
Nematoda		Cecurut	Kumbang Tungau
	Fungi	Serangga	Kumbang
Rayap Fungi

PENGGOLONGAN MIIKROORGANISME TANAH

1. Autochtonous à mikroorganisme pribumi

WINOGRADSKY à 2. Zimogenik à mikroba perlakuan

3. Transient à mikroba introdusi

SISTEM PENGGOLONGAN BAKTERI

I. Bergey à 5 golongan (ordo) :

Eubacteriales, Actinomycetales, Chlamydobacteriales, Mycobacteri, Spirochaetales

II. Didasarkan pada kegiatan-kegiatan fisiologis

A. Bakteri autotrofik / Fakultatif autotrofik à C dari CO₂ ; E dari bahan organik

Bahan organik berupa senyawa nitrogen (NO₂, NH₃),senyawa sulfur, senyawa besi dan Mn.

hidrogen , senyawa carbon (CO, CH₄)

B. Bakteri Heterotrofik à C dan E dari sentawa organik

Contoh : Bakteri fiksasi N à simbiosis : aerobik à Bakteri berspora, Bakteri gram pos & neg

Anaerobik à N gabungan

Nonsimbiosis : Anaerobik à Clostridium

Aerobik à Azotobacter, Radiobacter, Aerobacter

Bakteri autotrofik

Ø Untuk pertumbuhan memerlukan media mineral elektif à bermuatan zat-zat anorganik

Ø Mampu mengoksidasi bahan anorganik à senyawa sederhana

Ø Mengoksidasi bahan anorganik à energy

Ø Tidak memerlukan nutrisi untuk sintesis sel

Bakteri Heterotrofik

1) Bakteri pembentuk spora : Bacillus mycoides à koloni besar-besar dan berfilamen

Bacillus cerreus à membran permukaan terdiri dari butiran-butiran yang tersusun konsentris

Bacillus meganterium à penampang koloni 1 cm ; butiran putih

buram dikelilingi cairan gelatin

2). Bakteri bukan pembentuk spora

a) Organisme-organisme pembentuk tangkai pendek kecil < 0,5 u, nonmotil àBacterium

Parvulum

b) Organisme pembentuk tangkai pendek,motil , < 0,5 u à micrococcus

indeks ketersediaan N tanah à Bakteri globiform

c) Organisme dengan filament bercabang à Coccoida

d) Coccus certangkai , berfilamen à melimpah pada rabuk

Bakteri thermofilik (Miquel, 1878)

Ø Temperatur à 50 – 72^oC

Ø Sungai, kotoran kerbau,debu, tanah

Ø Berkembang pada rabuk

Ø Jerami hangus, cotton, peat dan rabuk rusak oleh bakteri thermogenik

Ø Bentuk bentuk thermofilik dari golongan lain : Thermonyces, Thermoactinomyces, Actinomyces thermophilik

Myxobacteria

Ø Berlimpah pada tanah dan rabuk

Ø pH 3,7 – 8

Ø Peran penting à pembusukan (dekomposisi) sampah sayuran di tanah (selulolitik)

Ø Contoh : cytophaga – gol. myxococcus

Bakteri Denitrifikasi

- Rabuk kuda, kotoran ternak, tanah

- Mereduksi : nitrat à nitrit à N₂

Contoh : B. stutzeri, B denitrofluorescens, B pulvinus, Thiobacillus denitrificans (mampu mengoksidasi belerang dan mereduksi nitrat menjadi à N₂ ; Hidrogenomonas agilis (mereduksi nitrat)

Bakteri pereduksi sulfat

Mereduksi sulfat menjadi H₂S

Contoh : Vibrio desulfuricans : gram negatif, suhu 30 – 35^oC

Garam asam organic sebagai sumber energy

Berspora à Sporovibrio desulfuricans

Bakteri pendekomposisi urea

Ø Suhu optimum 30^oC

Ø Aerobic

Ø Bentuk coccus dan bacillus (Bacillus membentuk endospora pada suhu 90 – 95^oC)

Ø Contoh ; Ucobacillus duclauxit (pH 6,6)

U. maddoxit (pH 7)

U. pasteurit (pH 8,1)

- Tumbuh pada media + urea 2%

Bakteri anaerobik

Pada kotoran kuda à bakteri – bakteri pembentuk spora, anaerob, thermofilik

Suhu limit untuk pembentukan biakan 60 – 65^oC

Bakteri-bakteri patogenik anaerob :

Ø Clostridium welchill 100% di tanah

Ø C. putrificus tenuis 71% di tanah

Ø C. amylobacter 65% di tanah

Ø C. tetanomophum 14% di tanah

Ø C. tetani 11% di tanah

Bakteri pelapuk selulosa

Contoh : Bacillus cellulose disulvens (Khouvive) à dari perut manusia

Sel-sel vegetatifnya 2,5 – 12,5 μ; spora 2,5 μ

B. cellulose fermentans (Werner) à dari kotoran larva Protosea cuprea

Bakteri pelapuk selulosa aerobik

Ada 3 genus (Winogradsky)

A. Cytophaca : 3 - 2 μ, ramping, berfilamen, runcing ke ujung. Sumber energy → selu;losa → gel koloida. warna kuning, oranye, ros, merah.

- C. lutea, Spirochaeta cytophage

( Winogradsky) (Hutchinson & Clayton) 1918.

↓

C.hutchinsoni

B. Cellvibrio : 2 – 5 μ, ramping, batang bengkok ujung membulat, motil aktif, satu flagella, krem-oker

C. Cellfalcicula: Bentuk sel seperti kumparan/sabit, 2 μ, ujung runcing, satu flagel, warna putih kaca & krem.

BAKTERI TANAH

Ø 3 – 4 milyar / gram tanah

Ø 4 – 5 ratus kg / ha

Ø Berkoloni di sekeliling butir tanah

1. Autotropik : - Energi dari oksidasi mineral

- oksidasi nitrat dan belerang

- jumlahnya sedikit

2. Heterotropik - jumlah >>

- pelapukan bahan organic

Fungsi : 1. Turut serta dalam semua perubahan bahan organik

2. Memegang monopoli dalam reaksi enzimatis:

- nitrifikasi

- oksidasi bakteri

- fiksasi nitrogen

Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan bakteri:

- Oksigen à aerob, anaerob, fakultatif aerob

- Kelengasan / kelembaban à kadar air tanah

- Suhu : 21 – 38^oC

- Tidak mampu membusukan bahan organik

- CO₂à sumber C , diasimilasi secara kemosintesis

Contoh :

Nitrosomonas : NH₃ + 3O à HNO₂ + H₂O + 79 cal

Nitrobacter : HNO₂ + O à HNO₃ + 21,6 cal

Bakteri sulfur : S + 3O + H₂O à H₂SO₄ + 141,8 cal

Kemosintesis : CO₂ + H₂O + E à karbohidrat + O₂

Fotosintesis : klorofil dan energy matahari

6CO₂ + 6H₂O + 674 cal à C₆H₁₂O₆+ O₂

(E. matahari) (karbohidrat)

Aktinomisetes

Bakteri − Aktinomisetes − Eumycophyta

Ø Miselium uniseluler, hifa bercabang, Ø hifa 0,5 – 0,8 μ.

Ø Menghasilkan enzim-enzim diastatik, invertase, tirosinase

Ø Penghasil antibiotika (75 macam) : Streptomisin, Khloramphenicol, Aureomisin, Terramisin, Neomisin.

Empat Genus Aktinomisetes :

1. Actinomises → pathogen biratang

2. Nokardia → parasit-parasit, saprofit-saprofit

3. Streptomises → di tanah dan hama-hama tanaman

4. Mikromonospora → di dasar telaga, kompos-kompos panas.

AKTINOMISETES TANAH

Ø Bermiselium pendek

Ø Fruting bodies

Ø Ukuran ≈ bakteri

Ø Susunan sel diantara bakteri dan jamur

Ø Aerasi dan kelembaban à perkembangan yang baik

Ø Kadang-kadang aktif pada kondisi dimana fungi dan bakteri tidak bisa aktif

Ø Sangat sensitif terhadap kemasaman

Ø Aktiviutas << pada pH 5,0

Ø 15 – 20 juta / g tanah kering

Ø 5 – 600 kg / ha

Ø Jumlah >> pada tanah berhumus > padang rumput dan padang pengembalaan tua

Ø Aroma tanah

Ø Pelapukan bahan organik dan pembebasan unsur hara

Ø Merombak lignin à senyawa sederhana

Ø Mineralisasi nitrogen dari humus

Ø Kesuburan tanah

CENDAWAN TANAH

Fungi tanah umum : Zigorhinchus, Mucor, Rhizopus, Penicillium, Aspergillus, Trichoderma, Fusarium dan Cladosporium.

Phicomycetes tanah : 56 species – 11 genus

Askomycetes : 12 species – 8 genus

Deuteromycetes : 197 species – 62 genus

Berdasarkan hubungannya dengan bahan organik → populasi cendawan → 7 golongan :

1. Bentuk Humicolous : Pada Humus

2. Bentuk Terrestrial : Pada Tanah

3. Bentuk Oprophilic (Fumicolous) : Onggokan Rabuk

4. Bentuk Hypogeous : di bawah permukaan tanah

5. Bentuk Lignicolous : pada bahan-bahan tanaman baru

6. Bentuk Pseudoparasitic : pada pelukaan, Mycorrhiza

7. Bentuk Parasit Sejati : Parasit Fakultatif

Dari segi Ekologis Beberapa golongan cendawan tanah :

Ø Cendawan gula (Phycomycetes)

Ø Cendawan pelapuk selulosa (Actinomycetes & Deuteromycetes)

Ø Cendawan pelapuk lignin (Basidiomycetes)

Ø Cendawan humus

Ø Cendawan parasit penghuni tanah

Ø Cendawan penghuni akar tanaman

Ø Cendawan coprophilus

Ø Cendawan predaceous

Cendawan Tingkat Tinggi

Ada 2 (dua) golongan :

1. C.calcofilic → Amanita ovoidea, Lepiota granulose, Clitocybe geotropa, Tricholona album, Russula maculate, Cortinarius fulgents, Boletuscendawan satanas, Clavaria flava, Leucoperdon caelatum.

2. C.calcofulgic → Amanita virosa, Lepiota prucera, Clitocybe claviceps, Lactarius turpis, Russula amoena, Cortinarius mucosus, Boletus bovines.

Cendawan pelapuk sellulosa

Penicillium, Aspergillus, Trichoderma, Sporatrichum, Fusarum, Chaetomium

Hypomycetes → - Memegang peran lebih penting dalam pelapukan selulosa dibandingkan dengan bakteri

- Warna humus serupa dengan warna miselium dan spora-spora cendawan

- Gula dan alkohol merupakan produk perantara dari proses pelapukan.

Cendawan mycorrhiza

A. Ectotrophic mycorrhyza : Hyfa tidak melakukan penetrasi ke dalam sel. Hifa melakukan pengembangan interseluler yang ekstensif di antara sel-sel korteks akar (pada tumbuhan hutan).

B. endotrophic mycorrhiza : Hyfa melakukan penetrasi ke dalam sel sel korteks atau ke lapisan akar tertentu. Miselium yang berhubungan dengan tanah hanya sedikit. Terdapat pada tumbuhan : Orchidaceae, Ericaceae, Eparidaceae.

FUNGI TANAH : - tidak berklorofil

- energi dan carbon dari bahan organic

Ada 4 kelas : 1. Fikomisetes

2. Aktinomisetes

3. Deuteromisetes /Hipomisetes / Fungi Imperfekti

4. Basidiomisetes

Ada 2 golongan : 1. Khamir (uniseluler)

2. Kapang ( hifa/miselium)

Tumbuh baik pada suasana masam

Banyak tumbuh pada lapisan olah tanah

Contoh: Penicillium, Aspergilluys, Mucor, Trichoderma

Terdapat 1 juta / g tanah atau 1 – 1,2 ton/ha

Pupuk kamdang sangat mempengaruhi jumlah kapang

Aktivitas fungi : - penghancur selulosa, zat pati, gum, senyawa organic ( protein dan gula)

- berpenagruh pada kesuburan tanah

- berperan dalam pembuatan humus dan agregasi tanah

Metabolism fungi > efisien dari abkteri

Memerlukan : C dan N > ; CO₂ < ; NH₄⁺⁺ <

Mikoriza à miselium yang menyelimuti akar

è Asosiasi fungi dengan akar tumbuhan

è Hymenomiusetes

è Membantu penyerapan unsure P

è Memperluas penyerapan hara

ALGAE TANAH

Algae dan ganggang : - berklorofil, terdapat pada lapisan atas tanah

- tumbuhan perintis à pelapuk batuan

- lebih kurang ada 60 species

- Ada 3 golongan à ganggang hijau (Chlorophyceae)

Ganggang hijau biru (Cyanophyceae)

Diatom (Diatomaceae)

Di padang rumbut dan di sawah à ganggang hijau biru à fiksasi N udara

Di kebun tya à Diatom

PROSES DEKOMPOSISI

Bahan organik (sisa tanaman dan binatang) à unsur kimia (anorganik) :C,N,P,S dll oleh microorganisme (cendawan, bakteri,aktinomisetes, protozoa, cacing,serangga,dll) à kelembaban dan aerasi

DEKOMPOSISI KARBOHIDRAT

Glukosa oleh cendawan :

C₆H₁₂O₆ + 1,5 O₂ à C₆H₈O₇ + 2H₂O

(asam sitrat)

C₆H₁₂O₆ + 4,5 O₂ à 3C₂H₂O₄ + 3H₂O

(asam oksalat)

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ à 6CO₂ + 6H₂O

Glukosa oleh bakteri anaerob dan ragi

C₆H₁₂O₆ à 2C₃H₆O₃

(asam laktat)

C₆H₁₂O₆ à 2C₂H₅OH + 2O₂

(alkohol)

C₆H₁₂O₆ à C₄H₈O₂ + 2CO₂ + 2H₂

(asam butirat)

Glukosa oleh cendawan anaerob

C₆H₁₂O₆ + 2H à C₄H₆O₄ + C₂H₅OH + H₂O

(as.fumarat) (alkohol)

Bila ada oksigen :

C₂H₅OH + 2O à CH₃COOH + H₂O

(alkohol) (as.asetat)

CH₃COOH + O à C₄H₆O₄ + H₂O

(as.asetat) (as.fumarat)

Tepung oleh A. oryzae, B. amyloverus, B. mesentericus, B. macerans

(C₆H₁₀O₅)_2n + (n+1)H₂O à n C₁₂H₂₂O₁₁

(tepung) (maltose)

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O à 2C₆H₁₂O₆

(maltose) (glukosa)

DEKOMPOSISI SELULOSA

Selulosa à polimer dari glukosa

Tahan terhadap beberapa enzim dan zat kiimia

Pada bahan berserat : jerami , kayu, rumput, daun, batang, ranting dll.

Delapan golongan organisme pendekomposisi selulosa :

Bakteri aerob, myxobacter, bakteri anaerob thermofilik, aktinomisetes, cendawan berfilamen, cendawan tingkat tinggi, protozoa, serangga dll.

Selulosa oleh Bakteri anaerob (pada kelembaban 80-95%)

C₆H₁₀O₅ + (n-1)H2O à n(C₆H₁₂O₆)

(selulosa) (glukosa)

C₆H₁₂O₆ à C₃H₆O₃ + C₂H₅OH + CO₂

(glukosa) (as.laktat) (ethil alkohol)

2C₂H₅OH à C₂H₄O2 + 2CH₄

(ethil alkohol) (as.asetat) (methan)

Dekomposisi selulosa oleh cendawan pada kelembaban 50-75%.

Kelembaban ≤ 10% à tidak terjadi dekomposisi selulosa

DEKOMPOSISI HEMISELULOSA

Hidrolisis dari : pentosan à gula pentose

Araban à arabinosa

Xylan à xylosa

Hexosan à hexosa

Galaktan à galaktosa

mannan à mannose

Pektin terdapat padsa sayuran dan buah-buahan

Proses pembusukan sayuran dan buah-buahan à merupakan pembongkaran pectin:

C₄₁H₆₀O₃₆ + 9H₂O à C₆H₁₂O₆ + C₅H₁₀O₅ + 2CH₃COOH + 2CH₃OH + 4C₆H₁₀O₇

DEKOMPOSISI PROTEIN

Protein tanaman terdiri dari : 1-20% asam amino; 50 % C; 15-19% N; 6-7% H; 21-23% O₂; S dan P

Protein à polipeptida à asam amino à ammonia,CO2, asam organic dan alkohol

↑bakteri dan cendawan

Pada perombakan protein à 50 – 80% ammonia (Waksman & Starkey)

Dekomposisi protein oleh berbagai microorganisme pada kultur murni

Protein	Jenis-jenis microorganisme
0,5 g/40 hari	Bacterium proteolit	Bacillus subtilis	Streptomyces coelicolor	Rhizopus sp
Gelatin	25,45 mg	42,82	39,99	18,98
Casein	37,57	23,43	21,81	18,58
Gliadin	29,91	14,55	21,41	18,59
Fibrin	19,76	18,55	16,22	18,55
Albumin	15,75	14,54	15,35	11,31
Zein	25,86	7,68	8,89	2,43

Pada residu tanaman dan binatang terdapat senyawa N lain : urea, intipurin , asam hipurat, lesitin,kholin, sianamida, sianida, alkaloida , khitin.

Sianamida à urea

Disianodiamida (racun untuk bakteri)

Kholin à aminotrimethil

↑ bakteri

DEKOMPOSISI LIGNIN

LIGNIN à Susunan benzo, pada semua tanaman à 5-30%

Pada dekomposisi alami à lignin cenderung berakumulasi à lebih resisten

Terdapat pada humus,kompos,gambut

Dua proses dekomposisi kayu oleh cendawan teroksidasi (Falck):

1. Proses penghancuran à selulosa didekomposisi, lignin berakumulasi

Mikroorganismenya : Merulius lacrymans, Coniophora, Poria, Lenzites

2. Proses pengkaratan à lignin & selulosa diserang

Mikroorganismenya : Pollyporus annosus, Trametes pini, Stereum rugosum, Agaricus nebularis, Coniophira cerebella (selulosa saja), Psalliota campestris, Coprinus radianus.

DIAGRAM SINTROFISME

MINERAL, AIR, CO2, tersedia bagi semua

SELOBIOSE EXSOENZIM CO2

HIDROLITIK 1 M M

SELULOSE 3 H NO2

CO2

GLUKOSE TUMBUHAN

NO3 hewan

MINERAL, AIR, CO2 tersedia bagi semua

D protein,urea,NH 3

dalam penguraian

A : Organisme heterotrof F : Jamur 1 : Asam Laktat

B,C,D : Organisme pemakai glukosa M,G : Pemakaiu limbah glukosa 2 : Amoniak

E : Mikrooeganisme autotrof H : Organisme pereduksi NO₃ → NO₂

3 : Etil Alkohol

DAUR KARBON

OKSIDASI o/ M.O PENAMBATAN CO2

CO2 ATMOSFIR

SEC. FOTOSINTESIS

OKSIDASI PEMBA- respirasi

O/ M.O KARAN

BAHAN BAKAR FOSIL

CH4

KARBON ORGANISME DL TUMBUHAN HIJAU, ALGAE DAN BEBERAPA BAKTERI

REDUKSI

O/ M.O

MINERALISASI SENYAWA KOMPLEKS (SEL& JAR MATI) DAN AIR OLEH MICROBA

RESPIRASI

TRANSFORMASI SENYAWA

ORGANIK TUMBUH2AN

(METABOLISME HEWAN)

SENYAWA ORGANISME DL TANAH AIR & JARINGAN TUMBUHAN DAN HEWAN

SIKLUS NIOTROGEN

SIKLUS NITROGEN

Nitrogen Udara Produk Senyawa N

(N₂) buangan N organik pd hewan

1) Konversi oleh Fiksasi N₂ oleh Dekomposisi

Sinar / elektrik microorganisme mikroorganisme

2) Hujan

denitrifikasi NO₃^- NH₄⁺(ammonium) Senyawa N

(nitrat) nitrifiksasi organik pada tumbuhan

FIKSASI NITROGEN

I. PEMBENTUKAN NODULA

Rhizobium disekitar rambut akar (→ auxin) → Rambut akar curling → Rhizobium mengin-

feksi rambut akar

Rizobium bergerak melalui benang infeksi

Rhizobium keluar dari benang infeksi Masuk kedalam sel korteks

Memperbanyak diri dan berubah bentuk menstimulir aktivitas meristem

Bakteroid

Nodula akar terjadi pembelahan sel

Fungsi bakteroid → mengikat N₂melalui aktivitas enzim (Nitrogenase) dan dalam keadaan tanpa O₂ , Jadi O₂ harus diikat dulu oleh Leghemoglobin.

BIOKIMIA DARI FIKSASI N₂

Nitrogenase

Mo – Fe

Protein

Donor electron

Mg& Fe - ATP

Protein

Feredoxin e^-dari fotosintesis

Flavodoxin

Sodium hidrosulfat

(tereduksi)

N₂

NH₃

PENGGUNAAN PRODUK NH₃

I. NH₃ + glutamate + ATP ^{glutamate sintetase}glutamine + ADP + P_i

Glutamine + α ketoglutarate + NADPH⁺2 glutamate + NADP. (NAD).

II. Nitrifikasi

NH₃ + ½ O₂ NH₂OH (hydroxylamine)

NH₂OH + O₂ NO₃ + E

III. Denitrifikasi

NO₃^- NO₂^-_--^enzim NO ^reduksi N₂O ^{nitrogen oksida} N₂

^{denitrifikasi asam nitrat reduktase}

nitrat reduktase

Biology Study Center

Pages

Sabtu, 18 Mei 2013

Tidak ada komentar:

Posting Komentar