Mikroba

Hampir semua jazad mikro, tumbuhan tinggi dan hewan membutuhkan nitrogen (amonia,nitrat). Bentuk nitrogen anorganikini begitu juga nitrogen organik (protein,asam amino,asam nukleat dll.) relatigf sedikit ditemukan di dalam tanah/air, dan konsentrasinya kadang-kadang merupakan faktor pembatas bagi pertumbuhan tanaman. Kebutuhan tanaman akan N dapat dipenuhi dari berbagai sumber, termasuk dari udara. Untuk mengambil N dari udara tanaman membutuhkan bantuan bakteri simbiotik yang berugas sebagai penambat N. namun selain bakteri imbiotik ada juga bakteri non simbiotik yang dapat menambat N. .

· Bakteri penambat N

Tipe/Sifat	Jenis Mikroorganisme
Asimbiotik/Asosiasi: Bakteri Aerobik Bakteri Mikroaerofilik Bakteri Fakultatif Bakteri Anaerobik Blue Green Algae/fotosintetik	Azotobacter, Beijerinckia Azospirillum, Thiobacillus, Spirillum Bacillus, Escherichia, Pseudomonas Clostridium, Desulfovibrio Nostoc, Anabaena, Rhodospirillum
Simbiotik: Bakteri Blue Green Algae	Rhizobium-Legum Anabaena azollae-Azolla

Penambat Nitrogen non-simbiotik:

-Azotobacter, hidup di rhizosfer tanaman di lahan kering

-Clostridium, hidup di tanah tergenang/ tanah sawah

-Azospirillum, hidup di permukaan / dalam akar

-Cyanobacteria, BGA, hidup di tanah tergenang /tanah sawah

Penambat Nitrogen simbiotik:

-Rhizobium- hidup dalam bintil akar leguminosae

-Anabaena azollae-hidup dalam daun Azolla pinnata

· Penambatan Nitrogen

Penambatan nitrogen adalah proses yang menyebabkan nitrogen bebas digabungkan secara kimia dengan unsur lain. Dalam atmosfer dengan satuan luas satu acre (0,46 ha) tanah diperkirakan ada 35.000 ton nitrogen bebas. Walaupun esensial mutlak bagi kehidupan, tidak satu molekulpun dapat digunakan begitu saja oleh tumbuhan, hewan atau manusia tanpa campur tangan jazad mikro penambat nitrogen.

Sejumlah jazad mikro tanah dan air mampu menggunakan molekul nitrogen dalam atmosfer sebagai sumber N. Jazad mikro ini dibagi menjadi dua kelompok menurut cara penambatan N yang dilakukan yaitu :

Penambatan N secara non-simbiotik, yaitu jazad mikro yang mampu mengubah molekulNmenjadi nitrogen sel secara bebas tanpa tergantung pada organisme hidup lainnya.

Jazad mikro penambat N itu secara enzimatis menggabungkan N atmosfer dengan unsur-unsur lain untuk membentuk senyawa N-organik dalam sel hidup. Dalam bentuk organik ini kemudian N dilepaskan kedalam bentuk terlambat, tersedia bagi tanaman baik secara langsung maupun melalui aktifitas jasad mikro.

Penambatan N non-simbiotik dapat juga terjadi di atmosfer akibat halilintar dan nitrogen oksida yan terbentuk oleh pembakaran mesin dapat mengalami fotokimia dan nitrogen yang terikat dengan cara ini jatuh ke tanah bersama air hujan.

Penambatan Nitrogen Secara Simbiotik

Dalam sistem ini penambatan molekul nitrogen adalah hasil kerja sama mutualisme antara tumbuhan (leun dan tumbuhan lain) dengan sejenis bakteri. Masing-masin simbion secara sendiri-sendiri tidak dapat menambat nitrogen. Simbiosis antara bakteri dengan tumbuhan, misalnya antara species Rhizobium dengan legum adalah endosimbiosis, karena berlangsung didalam tumbuhan. Bakteri hidup dalam sel dan jaringan tumbuhan.

Di dalam tanah, bakteri Rhizobium bersifat organotrof, aerob, bentuk batang pleomorfi, gram negatif, tidak berspora dan berflagella (1-6). Bakteri ini mudah tumbuh dalam media biakan khususnya yang mengandung ragi atau kentang. Suhu optimum antara 25-300C dengan pH optimum 7,0.

Bakteri Rhizobium bila masuk ke dalam sistem perakaran legum menyebabkan pembentukan bintil akar. Dalam bintil akar bakteri berubah bentuk menjadi bakteroid (bentul L,V,Y,T,X). Bakteri dalam bentuk bakteroid dapat menambat nitrogen dari udara dengan bantuan enzim nitrogenase yan dibentuk bakteri. Rhizobium yang tumbuh dalam bintil akar legum mengambil langsun nitrogen dari udara. Dengan aktivitas sselam abersama sel tanaman dan bakteri, nitrogen itu disusun menjadi senyawa nitrogen organik seperti asam amino dan polipeptida yang ditemukan dalam tumbuhan, bakteri dan tanah di sekitarnya. Penyediaan hara nitrogen oleh Rhizobium dapat mencapai 60-75 % dari jumlah yang dibutuhkan tumbuhan.

Agar mendapatkan keuntungan yang maksimum dari kegiatan Rhizobium, kita tidak dapat semata-mata tergantung pada infeksi spontan oleh mikroflora tanah. Banyak tampat yang mengandung Rhizobium yang tidak efektif. Jadi inokulasi dengan galur bakteri Rhizobium terpilih yang sesuai dengan tanaman inangnya dan mempunyai daya saing yang tingi terhadap mikroflora asli pada tanah setempat akan memberikan respons yang sangat nyata.

Penambatan Nitrogen Non-Simbiotik

Penambatan nitrogen secara hayati yang non sinbiotik dilakukan oleh jasad mikro yang hidup bebas. Menurut Tedja Imas dkk. (1989), beberapa jasad mikro yang dapat menambat N₂ secara non simbiotik adalah Azotobacter. Bakteri ini bersifat mesofilik dan aerob obligat dengan laju respirasi yang sangat tinggi. Efisiensi penambatan nitrogen rendah sehinga kurang berarti di alam Species lain adalah Beijerinckia dan Derxia, bersifat aerobik dan tumbuh baik pada keadaan asam (sampai pH 3). Bakteri ini umum dijumpai di tanah-tanah trofis.

Ada dua cara yang baik untuk mengukur perubahan nitrogen/penambatan nitrogen adalah :

1. Penggunaan isotop ¹⁵N₂ dengan cara ini jazad mikro yang diteliti ditumbuhkan dengan diberi ¹⁵N₂ maka akan tergabung ke dalam protoplasma. Tehnik ini cukup sensitif dan tepat, tapi ¹⁵N₂sangat mahal harganya dan diperlukan alat canggih spektrotometer yang mahal.

2. Dengan uji redaksi asetilin, metode ini berdasarkan pada prinsip bahwa jazad mikro yang dapat mereduksi N2 (berikatan 3) juga dapat mereduksi asetilin (juga berikatan 3).

N = N ------reduksià 2NH³

HC = CH ------reduksià H₂N = CH₃

Gas estilen yang merupakan hasil reduksi asetelin dapat ditentukan dengan mudah dengan menggunakan gas kromatografi. Cara ini termasuk sensitif, memerlukan substrat (asetelin) yang tidak mahal, dan gas kromatografi merupakan alat yang umum dipakai di banyak lab.

Faktor-faktor yang mempengaruhi penambatan nitrogen non simbiotik adalah faktor lingkungan, terutama ciri kimia dan fisika habitatnya (Tedja Imas,1989). Faktor-faktor tersebut meliputi ketersediaan senyawa nitrogen, kesediaan nutrigen anorganik, macam sumber energi yang tersedia, pH, kelembab,dan suhu.

Jazad mikropenambat N₂ pada umumnya juga mampu menggunakan amonium, nitrat, dan senyawa nitroge organik. Amonium lebih disukai dan bersama-sama dengan senyawa-senyawa yang dapat diubah menjadi amonium (seperti urea dan nitrat) merupakan penghambat penambatan nitrogfen yang paling efektif.

Bila jazad mikro penambatan nitrogen ditumbuhkan pada media yang mengandung garam-garam amonium dan senyawa nitrogen lainnya, beberapa nutrien anorganik diperlukan dalam jumlah lebih sedikit daipada medium tersebut bebas dari nitrogen. Dalam penambatan nutrigen diperlukan molibdenum, besi, calsium dan kobalt dalam jumlah yang cukup.

Bagi jazad heterotrof, tersedianya sumber energi merupakan faktor utama yang membatasi laju dan besarnya asimilasi N₂. Penambatan gula sederhana, selulosa, jerami, atau sisa-sisa tanaman dengan nisbah C/N yang tinggi seringsekali meningkatkan dengan nyata transformasi N.

pH mempunyai pengaruh yang nyata, Azotobacter dan Sianobakteri tergolong sangat peka pada tanah-tanah dengan pH kurang dari 6,0 sedangkan Beijerinckia tidak peka dan dapat tumbuh dan menambat N₂ pada pH 3-9.

Kelembab tanah sering kali menentukan laju penambatan nitrogen dan kandungan air optimum tergantung pada tanah yang bersangkutan dan jumlah bahan organik yang tersedia. Bila kelembaban terlalu tinggi maka keadaan aerobik berubah menjadi anaerobik.

Suhu optimum bagi penambatan nitrogen adalah suhu sedang. Penambatan terhenti pada suhu beberapa derajat di atas suhu optimum. Di beberapa daerah beriklim sedang bagian Utara didapati bahwa penambatan nitrogen masih berlangsung sekalipun pada musim dingin. Jazad mikro pelakunya diperkirakan algae atau lumut kerak.

Nitrifikasi

Nitrogen atmosfer memasuki sistem tanah, selanjutnya melalui berbagai tahapan proses sebagian dari nitrogen tersebut dibebaskan dalam danah sebagai ion amonium. N-amonium yang masuk ke dalam tanah digunakan oleh jazad amonifikasi dan jazad mikro lain yang dapat menggunakan senyawa tersebut, sebagian diserap oleh tanaman, serta sebagian lagi diikat oleh meneral liat. Selebihnya akan segera dioksidasi oleh bakteri-bakteri tertentu untuk mendapatkan nitrogen dan energinya. Yang terakhir ini dikenal sebagai nutrifikasi karena hasil akhirnya adalah N-nitrat. Nutrifikasi merupakan tahapan mineralisasi nitrogen sesudah amonifiksi.

Pembentukan nirat merupakan proses kimia alami, yaitu reaksi antara oksigen dan amonium daerah tanah sebagai katalisatornya. Pada tahun 1862, Pasteur mengfajukan hipotesis bahwa pembentukan nitrat tersebut adalah proses biologi yang analog dengan pembentukan alkohol menjadi cuka.

Peran lain mikroba dalam bidang pertanian antara lain dalam teknologi kompos bioaktif dan dalam hal penyediaan dan penyerapan unsur hara bagi tanaman(biofertilizer). Kompos bioaktif adalah kompos yang diproduksi dengan bantuan mikroba lignoslulotik unggul yang tetap bertahan di dalam kompos dan berperan sebagai agensia hayati pengendali penyakit tanaman. Teknologi kompos bioaktif ini menggunakan mikroba biodekomposer yang mampu mempercepat proses pengomposan dari beberapa bulan menjadi beberapa minggu saja. Mikroba akan tetap hidup dan aktif di dalam kompos, dan ketika kompos tersebut diberikan ke tanah, mikkroba akan berperan untuk mengendalikan organisme.

Dalam hal penyediaan dan penyerapan unsur hara bagi tanaman(biofertilizer), aktivitas mikroba diperlukan untuk menjaga ketersediaan tiga unsur hara yang penting bagi tanaman antara lain, Nitrogen (N), fosfat (P), dan kalim (K). Kurang lebih 74% kandungan udara adalah N. Namun, N udara tersebut harus ditambat oleh mikroba dan diubah bentuknya terlebih dahulu agar bisa langsung dimanfaatkan oleh tanaman. Mikroba penambat N ada yang hidup bebas dan ada pula yang bersimbiosis. Mikroba penambat N simbiotik antara lain : Rhizobium sp yang hidup di dalam bintil akar tanaman kacang-kacangan ( leguminose ). 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 dalam penyediaan unsur hara adalah mkroba pelarut unsur fosfat (P) dan kalium (K). Kandungan P yang cukup tinggi (jenuh) pada tanah pertanian kita, sedikit sekali yang dapat digunakan oleh tanaman karena terikat pada mineral liat tanah. Di sinilah peran mikroba pelarut P yang 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.

Mikroba sebagai agen biokontrol. Mikroba yang dapat mengendalikan hama tanaman antara lain: Bacillus thurigiensis (BT), Bauveria bassiana ,Paecilomyces

fumosoroseus, dan Metharizium anisopliae . Mikroba ini mampu menyerang dan membunuh berbagai serangga hama. Mikroba yang dapat mengendalikan penyakit tanaman misalnya: Trichoderma sp yang mampu mengendalikan penyakit tanaman yang disebabkan oleh Gonoderma sp, JAP (jamur akar putih), dan Phytoptora sp. Beberapa biokontrol yang tersedia di pasaran antara lain: Greemi-G, Bio-Meteor, NirAma, Marfu-P dan Hamago.

KESIMPULAN

       Nitrogen (N) merupakan hara makro utama yang sangat penting untuk pertumbuhan tanaman. Nitrogen diserap oleh tanaman dalam bentuk ion NO₃^- atau NH₄⁺ dari tanah. Kekahatan nitrogen (N) merupakan permasalah yang terjadi  di lahan tergenang, dimana kadar nitrogen cenderung rendah sehingga pengelolaan nitrogen pada lahan basah seharusnya menekankan pada aspek biologi (mikrobiologi). Karena itulah untuk meningkatkan ketersediaan dan kadar nitrogen (N) dapat dilakukan dengan memanfaatkan jasa mikrobia penambat nitrogen, baik yang hidup bebas dari kelompok algae hijau-biru seperti Nostoc, Anabaena sp, Gloeothecea, dll., kelompok bakteri seperti Azotobacter, Beijerinckia, Azospirilum dan Clostridium. Pada lahan basah sendiri, sianobakteria seperti Anabaena dan Nostoc merupakan jasad yang paling penting dalam menambat N₂ udara. Sebagian sianobakteria membentuk heterosis yang memisahkan nitrogenase yang sensitif terhadap O₂ dari ekosistem yang menggunakan O₂ (lingkungan aerobik). Sianobakteria penambat nitrogen dapat hidup bersimbiosis dengan jasad lain, seperti dengan jamur pada lumut kerak (Lichenes), dengan tanaman air Azolla misalnya Anabaena azollae. Harus diperhatikan juga bahwa peralihan fungsi lahan basah menjadi lahan pertanian sangat berpotensi dalam penurunan nitrogen termineralisasi (NO), sehingga terjadi penurunan juga terhadap waktu paruh mineralisasi dimana semakin berkurangnya waktu yang digunakan untuk menyediakan nitrogen. Karena itulah dalam pembukaan lahan baru harus memperhatikan keadaan tanah, kelestarian lingkungan, dan sosial ekonomi daerah setempat.