Mikrobiologi Pertanian
Mikrobiologi pertanian adalah ilmu
yang mempelajari tentang peranan mikroba dalam bidang pertanian. Mikrobiologi
Pertanian merupakan penggunaan Mikrobiologi untuk tujuan memecahkan
masalah-masalah praktis di bidang pertanian. Dengan demikian dapat dirumuskan
tugas dari Mikrobiologi Pertanian adalah mempelajari dan memanfaatkan mikrobia
sebaik mungkin guna meningkatkan produksi pertanian baik kuantitas maupun
kualitas dan menekan kemungkinan kehilangan produksi karena berbagai sebab.
Bidang pertanian juga mempunyai
peran dalam penambatan nitrogen, mikororganisme tersebut adalah (baktero
fotosintesis, Azotobacter, Clostridium dan Rhizobium). Proses penambahan utama
terdiri atas dua reaksi yang terpisah, yaitu
1) pembentukan reduktan,
2) pengikatan gas nitrogen.
ATP diperlukan untuk reaksi pertama
yang elektronnya diteruskandari feredoksin terduksi ke reduktan yang hinggga
kini belum diketahui paada reaksi kedua nitrogen ditambatkan pada protein
(nitrogenase) yang mengandung molibdenum, besi dan sulfur, diperlukan untuk
pemanfaatan kembali senyawa-senyawa sulfur untuk pertumbuhan tanaman.
Pembentukan H2S dari penguraian protein dapat diselesaikan oleh berbagai
bakteri heterotrof. Dikarenakan pada dasarnya semua protein mengandung sistein
dan metionin – asam amino yang mengandung sulfur – penguraian protein yang
lengkap melepaskan sulfur sebagai sulfied. Beberapa kelompok mikroorganisme
yang melaksanakan daun sulfur adalah kelompok bakteri yang berbentuk benang
yang melayang.
Bakteri nitrifikasi adalah
bakteri-bakteri tertentu yang mampu menyusun senyawa nitrat dari amoniak yang
berlangsung secara aerob di dalam tanah. Nitrifikasi terdiri atas dua tahap
yaitu:
- Oksidasi amoniak menjadi nitrit oleh bakteri nitrit. Proses ini dinamakan nitritasi.
Reaksi nitritasi
- Oksidasi senyawa nitrit menjadi nitrat oleh bakteri nitrat. Prosesnya dinamakan nitratasi.
Reaksi nitratasi
Dalam bidang pertanian, nitrifikasi
sangat menguntungkan karena menghasilkan senyawa yang diperlukan oleh tanaman
yaitu nitrat. Tetapi sebaliknya di dalam air yang disediakan untuk sumber air
minum, nitrat yang berlebihan tidak baik karena akan menyebabkan pertumbuhan ganggang
di permukaan air menjadi berlimpah.
Pemanfaatan Mikrobia dalam Produksi
Pertanian Dilakukan Melalui:
- Pemeliharaan dan peningkatan kesuburan tanah dengan memanfaatkan mikrobia yang berperan dalam siklus Nitrogen (mikrobia penambat nitrogen, mikrobia amonifikasi, nitrifikasi, dan denitrifikasi), Fosfor (mikrobia pelarut fosfat), Sulfur (Mikrobia pengoksidasi sulfur), dan Logam-logam (Fe, Cu, Mn, dan Al),
- Pemeliharaan kesehatan tanah dengan memanfaatkan mikrobia penekan organisma pengganggu tanaman (OPT),
- Pemulihan kesehatan tanah dengan memanfaatkan mikrobia pendekomposisi / penyerap senyawa-senyawa toksik terhadap mahluk hidup (Bioremediasi),
- Pemacuan pertumbuhan tanaman dengan memanfaatkan mikrobia penghasil fitohormon.
Pengertian Rhizobium sp.
Rhizobium (yang terkenal adalah Rhizobium leguminosarum) adalah
basil yang gram negatif yang merupakan penghuni biasa didalam tanah. Bakteri
ini masuk melalui bulu-bulu akar tanaman berbuah polongan dan menyebabkan
jaraingan agar tumbuh berlebih-lebihan hingga menjadi kutil-kutil. Bakteri ini
hidup dalam sel-sel akar dan memperoleh makanannya dari sel-sel tersebut.
Biasanya beberapa spesies Actinomycetes kedapatan bersama-sama dengan Rhizobium
sp dalam satu sel.
Bakteri nitrogen adalah
bakteri yang mampu mengikat nitrogen bebas dari udara dan mengubahnya menjadi suatu senyawa yang dapat
diserap oleh tumbuhan. Karena kemampuannya mengikat nitrogen di udara,
bakteri-bakteri tersebut berpengaruh terhadap nilai ekonomi tanah pertanian.
Kelompok bakteri ini ada yang hidup bebas maupun simbiosis. Bakteri nitrogen
yang hidup bebas yaitu Azotobacter chroococcum, Clostridium pasteurianum, dan Rhodospirillum rubrum. Bakteri nitrogen yang hidup bersimbiosis dengan tanaman
polong-polongan yaitu Rhizobium leguminosarum, yang hidup dalam akar membentuk nodul atau
bintil-bintil akar. Tumbuhan yang bersimbiosis dengan Rhizobium banyak
digunakan sebagai pupuk hijau seperti Crotalaria, Tephrosia, dan Indigofera.
Akar tanaman polong-polongan tersebut menyediakan karbohidrat dan senyawa lain
bagi bakteri melalui kemampuannya mengikat nitrogen bagi akar. Jika bakteri
dipisahkan dari inangnya (akar), maka tidak dapat mengikat nitrogen sama sekali
atau hanya dapat mengikat nitrogen sedikit sekali. Bintil-bintil akar
melepaskan senyawa nitrogen organik ke dalam tanah tempat tanaman polong hidup.
Dengan demikian terjadi penambahan nitrogen yang dapat menambah kesuburan
tanah.
( Anonymous,2010)
(Anonymous,2010)
Bakteri Rhizobium sp dan Daur
Hidupnya
Sumber utama nitrogen adalah nitrogen
bebas (N2) yang terdapat di atmosfir, yang takarannya mencapai 78% volume, dan
sumber lainnya yang ada di kulit bumi dan perairan. Nitrogen juga terdapat
dalam bentuk yang kompleks, tetapi hal ini tidak begitu besar sebab sifatnya
yang mudah larut dalam air.
Pada umumnya derivat nitrogen sangat
penting bagi kebutuhan dasar nutrisi, tetapi dalam kenyataannya substansi
nitrogen adalah hal yang menarik sebagai polutan di lingkungan. Terjadinya
perubahan global di lingkungan oleh adanya interaksi antara nitrogen oksida
dengan ozon di zona atmosfir. Juga adanya perlakuan pemupukan (fertilization
treatment) yang berlebihan dapat mempengaruhi air tanah (soil water), sehingga
dapat mempengaruhi kondisi air minum bagi manusia.
Bentuk atau komponen N di atmosfir
dapat berbentuk ammonia (NH3), molekul nitrogen (N2), dinitrit oksida (N2O),
nitrogen oksida (NO), nitrogen dioksida (NO2), asam nitrit (HNO2), asam nitrat
(HNO3), basa amino (R3-N) dan lain-lain dalam bentuk proksisilnitri. Dalam
telaah kesuburan tanah proses pengubahan nitrogen dapat dilakukan dengan
berbagai cara, yaitu mineralisasi senyawa nitrogen komplek, amonifikasi,
nitrifikasi, denitrifikasi, dan volatilisasi ammonium.
Sejumlah organisme mampu melakukan
fiksasi N dan N-bebas akan berasosiasi dengan tumbuhan. Senyawa N-amonium dan
N-nitrat yang dimanfaatkan oleh tumbuhan akan diteruskan ke hewan dan manusia
dan kembali memasuki sistem lingkungan melalui sisa-sisa jasad renik. Proses
fiksasi memerlukan energi yang besar, dan enzim (nitrogenase) bekerja dan
didukung oleh oksigen yang cukup. Kedua faktor ini sangat penting dalam
memindahkan N-bebas dan sedikit simbiosis oleh organisme.
Nitrogenase mengandung protein
besi-belerang dan besi-molibdenum, dan mereduksi nitrogen dengan koordinasi dan
transfer elektron dan proton secara kooperatif, dengan menggunakan MgATP
sebagai sumber energi. Karena pentingnya reaksi ini, usaha-usaha untuk
mengklarifikasi struktur nitrogenase dan mengembangkan katalis artifisial untuk
fiksasi nitrogen telah dilakukan secara kontinyu selama beberapa tahun.
Baru-baru ini, struktur pusat aktif nitrogenase yang disebut dengan kofaktor
besi-molibdenum telah ditentukan dengan analisis kristal tunggal dengan
sinar-X.
Nitrogen organic diubah menjadi
mineral N-amonium oleh mikroorganisasi dan beberapa hewan yang dapat
memproduksi mineral tersebut seperti : protozoa, nematoda, dan cacing tanah.
Serangga tanah, cacing tanah, jamur, bakteri dan aktinbimesetes merupakan biang
penting tahap pertama penguraian senyawa N-organik dalam bahan organic dan
senyawa N-kompleks lainnya. Semua mikroorganisme mampu melakukan fiksasi
nitrogen, dan berasosiasi dengan N-bebas yang berasal dari tumbuhan. Nitrogen
dari proses fiksasi merupakan sesuatu yang penting dan ekonomis yang dilakukan
oleh bakteri genus Rhizobium dengan tumbuhan Leguminosa termasuk Trifollum spp,
Gylicene max (soybean), Viciafaba (brand bean), Vigna sinensis (cow-pea),
Piscera sativam (chick-pea), dan Medicago sativa (lucerna).
Bakteri dalam genus Rhizobium
merupakan bakteri gram negatif, berbentuk bulat memanjang, yang secara normal
mampu memfiksasi nitrogen dari atmosfer. Umumnya bakteri ini ditemukan pada
nodul akar tanaman leguminosae.
Rhizobium berasal dari dua kata yaitu Rhizo yang artinya akar dan
bios yang berarti hidup. Rhizobium adalah bakteri yang bersifat aerob,
bentuk batang, koloninya berwarna putih berbentuk sirkulasi, merupakan
penghambat nitrogen yang hidup di dalam tanah dan berasosiasi simbiotik dengan
sel akar legume, bersifat host spesifik satu spesies Rhizobium cenderung
membentuk nodul akar pada satu spesies tanaman legume saja. Bakteri Rhizobium
adalah organotrof, aerob, tidak berspora, pleomorf, gram negatif dan berbentuk
batang. Bakteri rhizobium mudah tumbuh dalam medium pembiakan organik khususnya
yang mengandung ragi atau kentang. Pada suhu kamar dan pH 7,0 – 7,2.
Morfologi Rhizobium dikenal
sebagai bakteroid. Rhizobium menginfeksi akar leguminoceae melalui
ujung-ujung bulu akar yang tidak berselulose, karena bakteri Rhizobium tidak
dapat menghidrolisis selulose.
Rhizobium yang tumbuh dalam bintil akar leguminoceae mengambil
nitrogen langsung dari udara dengan aktifitas bersama sel tanaman dan bakteri,
nitrogen itu disusun menjadi senyawaan nitrogen seperti asam-asam amino dan
polipeptida yang ditemukan dalam tumbuh-tumbuhan, bakteri dan tanak
disekitarnya. Baik bakteri maupun legum tidak dapat menambat nitrogen secara
mandiri, bila Rhizobium tidak ada dan nitrogen tidak terdapat dalam
tanah legum tersebut akan mati. Bakteri Rhizobium hidup dengan
menginfeksi akar tanaman legum dan berasosiasi dengan tanaman tersebut, dengan
menambat nitrogen.
Pengaruh dan Penerapan Bakteri Rhizobium
sp Terhadap Mikrobiologi Pertanian
Pada dunia pertanian bakteri rhizobium
sp mengikat unsur nitrogen dari lingkungan sekitar dan menularkan ke
tumbuhan, tetapi bagian akar dan juga pada bagian tanah pada suatu
tanaman. Kebanyakan rhizobium sp menularkan pada tanaman yang
berbiji : contohnya saja akar pada tanaman kedelai.
Pada tanaman kedelai tersebut,
bakteri rhizobium sp menempel pada bintil akar. Dan itu membuat tanaman
tersebut tumbuh subur dan untuk melangsungkan hidupnya karena tanaman tersebut
telah terinfeksi oleh bakteri Rhizobium sp.
Tumbuhan yang bersimbiosis dengan Rhizobium
banyak digunakan sebagai pupuk hijau seperti Crotalaria, Tephrosia,
dan Indigofera. Akar tanaman polong-polongan tersebut menyediakan
karbohidrat dan senyawa lain bagi bakteri melalui kemampuannya mengikat
nitrogen bagi akar. Jika bakteri dipisahkan dari inangnya (akar), maka tidak
dapat mengikat nitrogen sama sekali atau hanya dapat mengikat nitrogen sedikit
sekali. Bintil-bintil akar melepaskan senyawa nitrogen organik ke dalam tanah
tempat tanaman polong hidup. Dengan demikian terjadi penambahan nitrogen yang
dapat menambah kesuburan tanah.
Dalam penerapan tersebut sesuai
dengan ayat Al- Baqaroh 164:
Artinya : Sesungguhnya dalam
penciptaan langit dan bumi, silih bergantinya malam dan siang, bahtera yang
berlayar di laut membawa apa yang berguna bagi manusia, dan apa yang Allah
turunkan dari langit berupa air, lalu dengan air itu Dia hidupkan bumi sesudah
mati (kering)-nya dan Dia sebarkan di bumi itu segala jenis hewan, dan
pengisaran angin dan awan yang dikendalikan antara langit dan bumi; sungguh
(terdapat) tanda-tanda (keesaan dan kebesaran Allah) bagi kaum yang memikirkan.
Kandungan yang terdapat diatas
menjelaskan bahwa bahwa semua jenis bakteri yang berasal dari mikrobiologi
pertanian itu semua adalah ciptaan Allah Maha Kuasa. Dan juga dari penggalan
bukti ayat-ayat Al-quran tersebut telah jelas bahwa kita sebagai orang yang
beriman, yang yakin akan adanya sang Khalik harus percaya bahwa seluruh makhluk
baik di langit dan di bumi, baik berukuran besar maupun kecil, bahkan sampai
mikroorganisme (jasad renik) yang tidak dapat terlihat dengan mata telanjang
adalah makhluk ciptaan Allah SWT, sehingga dengan mengetahui dengan adanya
mikrobiologi lingkungan, pertanian maupun peternakan. Secara tidak langsung
pengetahuan tentang aqidah kitapun semakin bertambah. Sesungguhnya manusia
hanyalah sedikit pengetahuannya, jika dibandingkan dengan ilmu Allah SWT yang
maha luas dan tak terbatas.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar