MAkalah Bioremidiasi Tanah

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.Latar belakang

Mikroorganisme tanah merupakan salah satu faktor utama yang mempengaruhi kesuburan tanah. Sebagian besar pertumbuhan tanaman tidak lepas dari mikroorganisme tanah. Mikroorganisme dapat hidup jika didalam tanah terdapat asam amino. Asam amino ini berasal dari protein yang diuraikan oleh bakteri dalam tanah. Tanaman bisa tumbuh dengan baik jika mempunyai hubungan simbiosis mutualisme dengan mikroorganisme. Namun demikian perlu diingat tidak semua mikroorganisme bermanfaat, ada mikroorganisme yang merugikan.

Fungsi lain mikroorganisme tanah adalah menguraikan bahan kimia yang sulit diserap menjadi bentuk yang mudah diserap oleh tanaman. Mikroorganisme ternyata mengeluarkan suatu jenis zat yang berfungsi untuk memperlancar penyaluran hara dan air dari akar ke daun. Zat yang dikeluarkan mikroorganisme ini dapat membantu penyebaran air dan nutrisi di seluruh permukaan daun. Keadaan ini akan meningkatkan produktivitas tanaman, karena penyaluran air dan nutrisi dapat berjalan lancar.

1.2 Tujuan Makalah

1.      Untuk memenuhi tugas Mikrobiologi

2.      Untuk mengetahui jenis-jenis mikroba yang biasa digunakan dalam Pertanian

3.      Untuk mengetahui cara mengatasi masalah pertanian dengan memanfaatkan mikroba

1.3 Batasan Masalah

1. Bioremediasi Dalam Bidang Pertanian

2. mengenal bakteri pda Proses Bioremediasi

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Mikrobiologi Pertanian

Mikrobiologi adalah ilmu yang mempelajari tentang jasad renik atau mikrobia. Mikrobia berasal dari kata mikro yang berarti sangat kecil dan bio yang artinya hidup. Dengan demikianMikrobia adalah jasad hidup yang sangat kecil dan tidak dapat dilihat tanpa mikroskop.

Mikroba meliputi semua jasad mikroskopik yang terdiri dari Arkhaebakteri, Khamir, Bakteri, Fungi, Sianobakteri, dan Protozoa. Mikrobia merupakan jasad uniseluler dengan sifatnya yang berbeda dari tumbuhan maupun hewan. Mikrobia mampu hidup dimana saja, di lingkungan yang lembab, kering, suhu tinggi, maupun suhu rendah. Sel mikrobia mampu melakukan proses untuk kelangsungan hidupnya tanpa tergantung pada sel-sel yang lain dan sel mikrobia dapat memproduksi tenaga maupun berkembang biak tanpa tergantung sel lain.

Mikrobamemiliki arti penting di alam, Fungsi Mikroba diantaranya sebagai pembenah alam. Sebagai pembenah alam, mikrobia dapat melakukan perombakan jasad-jasad yang telah mati atau menguraikan polutan. Mikrobia juga berperan dalam biodegradasi yang kemungkinan dapat menghasilkan produk yang dapat dikomersialisasikan , sehingga dapat dikembangkan dalam industri.

Mikrobiologi bisa dikategorikan di bidang Industri dengan teknik pemanfaatan mikrobia tersebut sebagai sel pengurai zat kimia. Mikrobia berperan dalam biodegradasi yang kemungkinan dapat menghasilkan produk yang dapat dikomersialisasikan , sehingga dapat dikembangkan dalam industri. Mikrobia juga dapat melakukan berbagai transformasi kimia sehingga mikrobia dapat dikatakan merupakan “pabrik kimia” karena mampu melakukan perubahan-perubahan kimia menjadi produk-produk baru.

Mikrobiologi pertanian  adalah teknologi mikro tingkat sel  yang bergerak di bidang pertanian. Mempelajari pertumbuahan ataupun gejala penyakit tumbuhan dari sel yang paling kecil. Di dalamnya termasuk bioteknologi pertanian yang menjadi otak dasar perkembangan kultur jaringan

2.2. Peran Mikrobiologi Dalam Bidang Pertanian 

Dalam bidang pertanian, mikroorganisme/mikrobiologi dapat digunakan untuk peningkatan kesuburan tanah melalui fiksasi N2, siklus nutrien, dan peternakan hewan. Nitrogen bebas merupakan komponen terbesar udara. Unsur ini hanya dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan dalam bentuk nitrat dan pengambilan khususnya melalui akar. Pembentukan nitrat dari nitrogen ini dapat terjadi karena adanya mikroorganisme. Penyusunan nitrat dilakukan secara bertahap oleh beberapa genus bakteri secara sinergetik.
Selain itu, mikroorganisme ini juga dapat digunakan sebagai agen pembusuk alami, yang akan mendekomposisi sampah-sampah organik menjadi materi inorganik sehingga dapat mengurangi kuantitas sampah, menyuburkan tanah dan dapat menjadi sumber nutrisi bagi tumbuhan (Anonim a, 2006). Seorang peneliti dari Amerika Serikat yaitu Waksman telah menemukan mikroorganisme tanah yang menghasilkan streptomisin, yaitu bakteri Streptomyces.

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.

2.3.Pemanfaatan Mikroorganisme Dalam Penyuburan Tanah

Mikroorganisme tanah merupakan salah satu faktor utama yang mempengaruhi kesuburan tanah. Sebagian besar pertumbuhan tanaman tidak lepas dari mikroorganisme tanah. Mikroorganisme dapat hidup jika didalam tanah terdapat asam amino. Asam amino ini berasal dari protein yang diuraikan oleh bakteri dalam tanah. Tanaman bisa tumbuh dengan baik jika mempunyai hubungan simbiosis mutualisme dengan mikroorganisme. Namun demikian perlu diingat tidak semua mikroorganisme bermanfaat, ada mikroorganisme yang merugikan.

Fungsi lain mikroorganisme tanah adalah menguraikan bahan kimia yang sulit diserap menjadi bentuk yang mudah diserap oleh tanaman. Mikroorganisme ternyata mengeluarkan suatu jenis zat yang berfungsi untuk memperlancar penyaluran hara dan air dari akar ke daun. Zat yang dikeluarkan mikroorganisme ini dapat membantu penyebaran air dan nutrisi di seluruh permukaan daun. Keadaan ini akan meningkatkan produktivitas tanaman, karena penyaluran air dan nutrisi dapat berjalan lancar.

Mikroorganisme penyubur tanah dapat juga dimanfaatkan dalam dunia pertanian. Pemanfaatan teknologi mikroba di bidang pertanian dapat meningkatkan fungsi mikroba indigenous (asli alamiah), dalam berbagai sistem produksi tanaman, baik secara langsung maupun tidak langsung.

Pertanian ramah lingkungan secara umum diartikan sebagai usaha pertanian yang bertujuan untuk memperoleh produksi optimal tanpa merusak lingkungan, baik secara fisik, kimia, biologi, maupun ekologi. Aspek keberlanjutan sistem produksi merupakan salah satu ciri pertanian ramah lingkungan. Kriteria pertanian ramah lingkungan yaitu:

1)      Terpeliharanya keanekaragaman hayati dan keseimbangan ekologis biota pada permukaan dan lapisan olah tanah,

2)      Terpeliharanya kualita ssumber daya pertanian dari segifisik, hidrologis, kimiawi, dan biologi mikrobial,

3)      Bebas cemaran residu kimia, limbah organik, dan organik yang berbahaya atau mengganggu proses hidup tanaman,

4)      Terlestarikannya keanekaragaman genetik tanaman budidaya,

5)      Tidak terjadi akumulasi senyawa beracun dan logam berat yang membahayakan atau melebihi batas ambang aman,

6)      Terdapat keseimbangan ekologis antara hama penyakit dengan musuh-musuh alami,

7)      Produktivitas lahan stabil dan berkelanjutan, dan

8)      Produksi hasil panen bermutu tinggi dan aman sebagai pangan atau pakan

Atas dasar kriteria tersebut, pertanian ramah lingkungan dapat didefinisikan sebagai: Pertanian yang menerapkan teknologi serasi dengan kelestarian lingkungan, ditujukan untuk optimalisasi pemanfaatan sumber daya pertanian, guna memperoleh hasil panen optimal yang aman dan berkelanjutan.

Mikroba berguna (effective microorganism) sebagai komponen habitat alam mempunyai peran dan fungsi penting dalam mendukung terlaksananya pertanian ramah lingkungan melalui berbagai proses, seperti dekomposisi bahan organik, mineralisasi senyawa organik, fiksasi hara, pelarut hara, nitrifikasi dan denitrifikasi. Dalam aliran .pertanian input organik., mikroba diposisikan sebagai produsen hara, tanah dianggap sebagai media biosintesis, dan hasil kerja mikroba dianggap sebagai pensuplai utama kebutuhan hara bagi tanaman. Di Amerika Serikat, mikroba tanah dipandang sangat penting, sehingga menjadi salah satu indikator dalam menentukan indeks kualitas tanah.

Semakin tinggi populasi mikroba tanah semakin tinggi aktivitas biokimia dalam tanah dan semakin tinggi indeks kualitas tanah.

2.3.1. Jenis dan Fungsi Mikroba Penyubur Tanah

Mikroba penyubur tanah yang sering digunakan dalam bidang pertanian antara lain adalah:

1. Bakteri Fiksasi Nitrogen

Azotobacter vinelandii

Berbagai jenis bakteri fiksasi N₂ secara hayati, antara lain terdiri atas rhizobia, sianobakter (ganggang hijau biru), bakteri foto-autotrofik pada air tergenang dan permukaan tanah, dan bakteri heterotrofik dalam tanah dan zona akar. Bakteri tersebut mampu mengikat nitrogen dari udara, baik secara simbiosis (root-nodulating bacteria) maupun nonsimbiosis (free-living nitrogen-fixing rhizobacteria). Pemanfaatan bakteri fiksasi N₂, baik yang diaplikasikan melalui tanah maupun disemprotkan pada tanaman, mampu meningkatkan efisiensi pemupukan N. Dalam upaya mencapai tujuan pertanian ramah lingkungan dan berkelanjutan, penggunaan bakteri fikasi N₂ berpotensi mengurangi kebutuhan pupuk N sintetis, meningkatkan produksi dan pendapatan usahatani dengan masukan yang lebih murah.

Bakteri fiksasi N₂ yang hidup bebas pada daerah perakaran dan jaringan tanaman padi, seperti Pseudomonas spp., Enterobacteriaceae, Bacillus, Azotobacter, Azospirillum, dan Herbaspirillum telah terbukti mampu melakukan fiksasi N₂. Bakteri fiksasi N₂ pada rizosfer tanaman gramineae, seperti Azotobacter paspali dan Beijerinckia spp., termasuk salah satu dari kelompok bakteri aerobik yang mengkolonisasi permukaan akar. Di samping itu, Azotobacter merupakan bakteri fiksasi N2 yang mampu menghasilkan substansi zat pemacu tumbuh giberelin, sitokinin, dan asam indol asetat, sehingga dapat memacu pertumbuhan akar. Populasi Azotobacter dalam tanah dipengaruhi oleh pemupukan dan jenis tanaman.

Kelompok prokariotik fotosintetik, seperti sianobakter, mampu mempertahankan kesuburan ekosistem pada kondisi alami lahan pertanian melalui kemampuannya mengikat N2. Demikian pula bakteri diazotrof endofitik yang hidup dalam jaringan tanaman, dapat mengeksploitasi substrat karbon yang disuplai oleh tanaman tanpa berkompetisi dengan mikroba lain. Bakteri ini berlokasi dalam jaringan akar atau berada pada jaringan yang kompak, seperti buku batang dan pembuluh xilem, sehingga mampu tumbuh pada lingkungan dengan tekanan O2 yang rendah yang sangat penting bagi aktivitas enzim nitrogenase. Beberapa bakteri diazotrof endofitik selain mampu mengikat N2 juga mampu mensekresikan hormon pertumbuhan asam indol-3-asetat, dan umumnya tidak menyebabkan penyakit pada tanaman.

Bakteri diazotrof endofitik, Herbaspirillum, yang diinokulasikan pada benih padi dalam larutan Hoagland yang mengandung 15N-label dapat meningkatkan 40% total N tanaman. Infeksi Herbaspirillum spp pada biji tanaman padi terjadi melalui akar dan stomata, kemudian ditranslokasikan melalui xilem ke seluruh bagian tanaman.

Bakteri fiksasi N2 yang hidup bersimbiosis dengan tanaman kacangkacangan (rhizobia) disebut juga sebagai bakteri bintil akar (root nodulating bacteria). Pemanfaatan rhizobia sebagai inokulan pupuk hayati dapat meningkatkan ketersediaan N bagi tanaman, yang dapat mendukung peningkatan produktivitas tanaman kacang-kacangan. Keefektivan inokulasi rhizobia dipengaruhi oleh kesesuaian inokulan rhizobia dengan jenis dan varietas tanaman dan jenis tanah yang diinokulasi, serta dipengaruhi oleh faktor kompetisi dengan rhizobia indigenous.

Rhizobium yang dapat menodulasi tanaman kedelai secara efektif dikenal sebagai Bradyrhizobium japonicum, meskipun pada kenyataannya B. japonicum tidak selalu merupakan mikrosimbion tunggal untuk tanaman kedelai. Strain lain yang mampu menodulasi tanaman kedelai adalah B. elkanii dan Bradyrhizobium liaoningense. Kemampuan menodulasi tanaman kedelai dari B. japonicum lebih tinggi daripada B. elkanii.

2. Mikroba Pelarut Fosfat

Bacillus amyloliquefaciens

Alternatif untuk meningkatkan efisiensi pemupukan P dan untuk mengatasi rendahnya P tersedia atau kejenuhan P dalam tanah adalah dengan memanfaatkan kelompok mikroorganisme pelarut Psebagai pupuk hayati. Mikroorganisme pelarut P adalah mikroorganisme yang dapat melarutkan P sukar larut menjadi larut, baik yang berasal dari dalam tanah maupun dari pupuk, sehingga dapat diserap oleh tanaman.

Berbagai spesies mikroba pelarut P, antara lain Pseudomonas, Microccus, Bacillus, Flavobacterium, Penicillium, Sclerotium, Fusarium, dan Aspergillus, berpotensi tinggi dalam melarutkan P terikat menjadi P tersedia dalam tanah. Mekanisme pelarutan P dari bahan yang sukar larut terkait erat dengan aktivitas mikroba bersangkutan dalam menghasilkan enzim fosfatase dan fitase dan asam-asam organik hasil metabolisme seperti asetat, propionat, glikolat, fumarat, oksalat, suksinat, dan tartrat, sitrat, laktat, dan ketoglutarat. Mekanisme pelarutan P yang terikat dengan Fe (ferric phosphate) pada tanah sawah terjadi melalui peristiwa reduksi, sehingga Fe dan P menjadi tersedia bagi tanaman. Proses utama pelarutan senyawa fosfat-sukar larut karena adanya produksi asam organik dan sebagian asam anorganik oleh mikroba yang dapat berinteraksi dengan senyawa P-sukar larut dari kompleks Al-, Fe-, Mn-, dan Ca-. Kemampuan cendawan melarutkan P lebih besar dibanding bakteri Cendawan dapat melarutkan P hingga dua kali pada pH 4,6-2,9, dan bakteri sekitar 1,5 kali pada pH 6,5-5,1.

Penggunaan mikroba pelarut Posfat merupakan salah satu pemecahan masalah peningkatan efisiensi pemupukan Posfat yang aman lingkungan, yang sekaligus dapat menghemat penggunaan pupuk Posfat.

3. Mikoriza

Mikoriza berperan meningkatkan serapan Posfat oleh akar tanaman. Mikoriza memiliki struktur hifa yang menjalar luas ke dalam tanah, melampaui jauh jarak yang dapat dicapai oleh rambut akar. Pada saat Posfat berada di sekitar rambut akar, maka hifa membantu menyerap Posfat di tempat-tempat yang tidak dapat lagi dijangkau rambut akar. Daerah akar bermikoriza tetap aktif dalam mengabsorpsi hara untuk jangka waktu yang lebih lama dibandingkan dengan akar yang tidak bermikoriza. Berbagai tanaman berbeda ketergantungannya terhadap mikoriza. Pada umumnya hubungan simbiosis antara tanaman dan fungi mikoriza tidak bersifat spesifik, tetapi memiliki spektrum yang luas. Sebagai contoh, 10 spesies cendawan mikoriza dapat mengkolonisasi dan efektif pada jagung dan kedelai. Tanaman dengan akar besar lebih tergantung pada mikoriza daripada tanaman dengan sistem akar yang memiliki rambut akar banyak dan panjang. Cendawan mikoriza dapat bersimbiosis dengan tanaman pangan, hortikultura, kehutanan, dan perkebunan.

4. Bakteri pereduksi sulfat

Degradasi bahan organik di lingkungan anerob dapat terjadi melalui proses reduksi sulfat. Reduksi sulfat hampir mencapai 100% dari total emisi CO₂ dari sediment mangrove. Bakteri pereduksi sulfat yang terdiri atas genera Desulfovibrio, Desulfotomaculum, Desulfosarcina, dan Desulfococcus mempunyai kemampuan memetabolisme senyawa sederhana, seperti laktat, asetat, propionat, butirat, dan benzoat.

Perkembangan populasi bakteri reduksi sulfat terhambat pada ketersediaan sulfat di ambang batas 2-10 µM per liter. Ketersediaan Fe dan P dalam sedimen mangrove bergantung pada aktivitas bakteri pereduksi sulfat. Pada saat sulfat direduksi oleh bakteri pereduksi sulfat maka senyawa sulfur H₂S dan HS akan diproduksi dan bereaksi dengan Fe. Fe direduksi dari Fe(III) menjadi Fe(II), yang akan menghasilkan pirit (FeS2) dan melepas Posfat terlarut. Bakteri pereduksi sulfat merupakan perombak bahan organik utama dalam sedimen anaerob, dan berperan penting dalam mineralisasi sulfur organik dan produksi Fe dan Posfat mudah larut.

5. Rizobakteri penghasil zat pemacu tumbuh

Beberapa spesies bakteri rizosfer (di sekitar perakaran) yang mampu meningkatkan pertumbuhan tanaman sering disebut Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR) atau Rhizobakteria Pemacu Pertumbuhan Tanaman (RPPT). RPPT terdiri atas genus Rhizobium, Azotobacter, Azospirillum, Bacillus, Arthrobacter, Bacterium, Mycobacterium, dan Pseudomonas.

Rhizobium

Bakteri pemacu tumbuh secara langsung memproduksi fitohormon yang dapat menginduksi pertumbuhan. Peningkatan pertumbuhan tanaman dapat terjadi ketika suatu rizobakterium memproduksi metabolit yang berperan sebagai fitohormon yang secara langsung meningkatkan pertumbuhan tanaman. Metabolit yang dihasilkan selain berupa fitohormon, juga antibiotik, siderofor, sianida, dan sebagainya. Fitohormon atau hormon tumbuh yang diproduksi dapat berupa auksin, giberelin, sitokinin, etilen, dan asam absisat.

Bakteri pemacu tumbuh secara tidak langsung juga menghambat patogen melalui sintesis senyawa antibiotik, sebagai kontrol biologis. Beberapa jenis endofitik bersimbiosis mutualistik dengan tanaman inangnya dalam meningkatkan ketahanannya terhadap serangga hama melalui produksi toksin, di samping senyawa anti mikroba seperti fungi Pestalotiopsis microspora, danTaxus walkchiana yang memproduksi taxol (zat antikanker). Endofitik Neotyphodium sp Menghasilkan N-formilonine dan a paxiline (senyawa antiserangga hama).

6. Mikroba Perombak Bahan Organic

Trichoderma longibrachiatum

Mikroorganisme perombak bahan organik merupakan aktivator biologis yang tumbuh alami atau sengaja diinokulasikan untuk mempercepat pengomposan dan meningkatkan mutu kompos. Jumlah dan jenis mikroorganime turut menentukan keberhasilan proses dekomposisi atau pengomposan. Di dalam ekosistem, mikroorganisme perombak bahan organik memegang peranan penting karena sisa organik yang telah mati diurai menjadi unsur-unsur yang dikembalikan ke dalam tanah dalam bentuk hara mineral N, P, K, Ca, Mg, dan atau dalam bentuk gas yang dilepas ke atmosfer berupa CH4 atau CO2. Dengan demikian terjadi siklus hara yang berjalan secara alamiah, dan proses kehidupan di muka bumi dapat berlangsung secara berkelanjutan.

Mikroba perombak bahan organik dalam waktu 10 tahun terakhir mulai banyak digunakan untuk mempercepat proses dekomposisi sisa-sisa tanaman yang banyak mengandung lignin dan selulosa untuk meningkatkan kandungan bahan organik dalam tanah. Di samping itu, penggunaannya dapat meningkatkan biomas dan aktivitas mikroba tanah, mengurangi penyakit, larva insek, biji gulma, dan volume bahan buangan, sehingga dapat meningkatkan kesuburan dan kesehatan tanah.

Pengertian umum mikroorganisme perombak bahan organik atau biodekomposer adalah mikroorganisme pengurai serat, lignin, dan senyawa organik yang mengandung nitrogen dan karbon dari bahan organik (sisa-sisa organik dari jaringan tumbuhan atau hewan yang telah mati). Mikroba perombak bahan organik terdiri atas Trichoderma reesei, T. harzianum, T. koningii, Phanerochaeta crysosporium, Cellulomonas, Pseudomonas, Thermospora, Aspergillus niger, A. terreus, Penicillium, dan Streptomyces. Fungi perombak bahan organik umumnya mempunyai kemampuan yang lebih baik dibanding bakteri dalam mengurai sisa-sisa tanaman (hemiselulosa, selulosa dan lignin). Umumnya mikroba yang mampu mendegradasi selulosa juga mampu mendegradasi hemiselulosa. Kelompok fungi menunjukkan aktivitas biodekomposisi paling nyata, yang dapat segera menjadikan bahan organik tanah terurai menjadi senyawa organik sederhana, yang berfungsi sebagai penukar ion dasar yang menyimpan dan melepaskan hara di sekitar tanaman.

Beberapa enzim yang terlibat dalam perombakan bahan organik antara lain adalah β-glukosidase, lignin peroksidase (LiP), manganese peroksidase (MnP), dan lakase, selain kelompok enzim reduktase yang merupakan penggabungan dari LiP dan MnP, yaitu enzim versatile peroksidase. Enzimenzim ini dihasilkan oleh Pleurotus eryngii, P. ostreatus, dan Bjekandera adusta (Lankinen 2004). Selain mengurai bahan berkayu, sebagian besar fungi menghasilkan zat yang besifat racun, sehingga dapat dipakai untuk menghambat pertumbuhan/perkembangan organisme pengganggu, seperti beberapa strain T. harzianum yang merupakan salah satu anggota Ascomycetes. Apabila kebutuhan karbon (C) tidak tercukupi, fungi tersebut akan menghasilkan racun yang dapat menggagalkan penetasan telur nematoda. Meloidogyn javanica (penyebab bengkak akar), sedangkan bila kebutuhan C tercukupi akan bersifat parasit pada telur atau larva nematoda tersebut. Fungi Zygomycetes (Mucorales) sebagian besar berperan sebagai pengurai amylum, protein, lemak, dan hanya sebagian kecil yang mampu mengurai selulosa dan khitin.

Pemanfaatan mikroorganisme perombak bahan organik yang sesuai dengan substrat bahan organik dan kondisi tanah merupakan alternatif yang efektif untuk mempercepat dekomposisi bahan organik dan sekaligus sebagai suplementasi pemupukan. Proses perombakan bahan organik yang terjadi secara alami akan membutuhkan waktu relatif lama (2 bulan) sangat menghambat penggunaan bahan organik sebagai sumber hara. Apalagi jika dihadapkan kepada tenggang waktu masa tanam yang singkat, sehingga pembenaman bahan organik sering dianggap kurang praktis dan tidak efisien. Untuk mengatasi hal tersebut, perlu dilakukan inokulasi mikroba terpilih guna mempercepat proses perombakan bahan organik. Percepatan perombakan sisa hasil tanaman dapat meningkatkan kandungan bahan organik dan ketersediaan hara tanah, sehingga masa penyiapan lahan dapat lebih singkat dan mempercepat masa tanam berikutnya, yang berarti akan meningkatkan intensitas pertanaman. Inokulan perombak bahan organik telah tersedia secara komersial dengan berbagai nama, seperti EM-4, Starbio, M-Dec, Stardek, dan Orgadek.

2.3.2 Jenis Mikroba penyubur tanah lainnya

1. Azotobacter sp

Berfungsi untuk melindungi atau menyelimuti hormon tumbuhan dan juga berfungsi sebagai mikroba penambat N (nitrogen) dari udara bebas.

2.      Azoospirilium Sr

Berfungsi sebagai penambat N (nitrogen) dari udara bebas untuk diserap oleh tanaman.

3.      Selulolitik

Menghasilkan enzim selulose yang berguna dalam proses pembusukan bahan organik.

4.      Mikroba Pelarut Fosfat

Berfungsi untuk melarutkan fosfat yang terikat dalam mineral Hat tanah menjadi senyawa yang mudah diserap oleh tanaman, selain itu dapat membantu proses dekomposisi.

5.      Pseudomonas sp

Dapat menghasilkan enzim pengurai yang disebut lignin berfungsi juga untuk memecah mata rantai dari zat-zat kimia yang tidak dapat terurai oleh mikroba lainnya.

6.      Nitrosococcus

Merupakan bakteri yang memiliki metabolisme berbasis oksigen. Berperan dalam proses penambahan kesuburan tanah (membentuk humus)

7.      Nitrosomonas

Merupakan sebuah bakteriberbentuk batang yangterdiri dari genus chemoauto trophic. Berperan dalam proses nitrifikasi menghasilkan ion nitrat yang dibutuhkan tanaman

2.4. Penelitian Yang Berhubungan Dengan Mikrobiologi Pertanian (Bioremediasi)

2.4.1. Pengertian Bioremediasi

Bioremediasi adalah pemanfaatan mikroorganisme (jamur, bakteri) untuk membersihkan senyawa pencemar (polutan) dari lingkungan. Bioremediasi juga dapat dikatakan sebagai proses penguraian limbah organik/anorganik polutan secara biologi dalam kondisi terkendali.

2.4.2. Tujuan Bioremediasi

 Bioremediasi bertujuan untuk memecah atau mendegradasi zat pencemar menjadi bahan yang kurang beracun atau tidak beracun (karbon dioksida dan air) atau dengan kata lain mengontrol,  mereduksi atau bahkan mereduksi bahan pencemar dari lingkungan. 

2.4.3. Mekanisme  Bioremediasi

Pada proses ini terjadi biotransformasi atau biodetoksifikasi senyawa toksik menjadi senyawa yang kurang toksik atau tidak toksik. Saat bioremediasi terjadi, enzim-enzim yang diproduksi oleh mikroorganisme memodifikasi polutan beracun dengan mengubah struktur kimia polutan tersebut, sebuah peristiwa yang disebut biotransformasi. Pada banyak kasus, biotransformasi berujung pada biodegradasi, dimana polutan beracun terdegradasi, strukturnya menjadi tidak kompleks, dan akhirnya menjadi metabolit yang tidak berbahaya dan tidak beracun. Pendekatan umum untuk meningkatkan kecepatan biotransformasi/ biodegradasi adalah dengan cara:

1.                            Seeding, mengoptimalkan populasi dan aktivitas mikroba indigenous (bioremediasi instrinsik) dan/atau penambahan mikroorganisme exogenous (bioaugmentasi).

2.                            Feeding, memodifikasi lingkungan dengan penambahan nutrisi (biostimulasi) dan aerasi (bioventing).

Proses utama pada bioremediasi adalah biodegradasi, biotransformasi dan biokatalis. Salah satu mikroorganisme yang berfungsi sebagai bioremediasi adalah jamur vesikular arbuskular mikoriza (vam). Jamur vam dapat berperan langsung maupun tidak langsung dalam remediasi tanah. Berperan langsung, karena kemampuannya menyerap unsur logam dari dalam tanah dan berperan tidak langsung karena menstimulir pertumbuhan mikroorganisme bioremediasi lain seperti bakteri tertentu, jamur dan sebagainya.

Sejak tahun 1900an, orang-orang sudah menggunakan mikroorganisme untuk mengolah air pada saluran air. Saat ini, bioremediasi telah berkembang pada perawatan limbah buangan yang berbahaya (senyawa-senyawa kimia yang sulit untuk didegradasi), yang biasanya dihubungkan dengan kegiatan industri. Yang termasuk dalam polutan-polutan ini antara lain logam-logam berat, petroleum hidrokarbon, dan senyawa-senyawa organik terhalogenasi seperti pestisida, herbisida, dan lain-lain.

Banyak aplikasi-aplikasi baru menggunakan mikroorganisme untuk mengurangi polutan yang sedang diujicobakan. Bidang bioremediasi saat ini telah didukung oleh pengetahuan yang lebih baik mengenai bagaimana polutan dapat didegradasi oleh mikroorganisme, identifikasi jenis-jenis mikroba yang baru dan bermanfaat, dan kemampuan untuk meningkatkan bioremediasi melalui teknologi genetik. Teknologi genetik molekular sangat penting untuk mengidentifikasi gen-gen yang mengkode enzim yang terkait pada bioremediasi. Karakterisasi dari gen-gen yang bersangkutan dapat meningkatkan pemahaman kita tentang bagaimana mikroba-mikroba memodifikasi polutan beracun menjadi tidak berbahaya.

Strain atau jenis mikroba rekombinan yang diciptakan di laboratorium dapat lebih efisien dalam mengurangi polutan. Mikroorganisme rekombinan yang diciptakan dan pertama kali dipatenkan adalah bakteri "pemakan minyak". Bakteri ini dapat mengoksidasi senyawa hidrokarbon yang umumnya ditemukan pada minyak bumi. Bakteri tersebut tumbuh lebih cepat jika dibandingkan bakteri-bakteri jenis lain yang alami atau bukan yang diciptakan di laboratorium yang telah diujicobakan. Akan tetapi, penemuan tersebut belum berhasil dikomersialkan karena strain rekombinan ini hanya dapat mengurai komponen berbahaya dengan jumlah yang terbatas. Strain inipun belum mampu untuk mendegradasi komponen-komponen molekular yang lebih berat yang cenderung bertahan di lingkungan.

Pada bioremediasi microbial terdapat faktor-faktor utama yang menentukan: yaitu Populasi mikroba, Konsentrasi nutrien, Pasokan oksigen, Suhu dan kelembaban. 

2.4.4 Penelitian tentang Bioremediasi

Peranan Mikroba Tanah pada kegiatan Rehabilitas Lahan Bekas

Tambang (Roles of Soil Microbes in Ex-Mining Land Rehabilitation) Oleh:

 Enny Widyati, Vol. V No. 2 : 151-160, 2008.

             Seperti yang sudah dijelaskan di atas, banyak mikrobiologi yang bermanfaat bagi manusia, dan disini kami membahas mikrobiologi yang bermanfaat di bidang pertanian yang telah dilakukan di Lahan bekas tambang yang mempunyai kandungan logam-logam tinggi dapat dikoloni oleh mikroba tanah. Dengan pengelolaan yang tepat, bakteri-bakteri yang merugikan seperti bakteri pengoksidasi sulfur (BOS) dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan recovery logam-logam terutama besi, nikel, tembaga, emas, dan perak. Kegiatan rehabilitasi lahan bekas tambang dapat ditingkatkan dengan bantuan mikroba tanah. Melalui proses bioremediasi, mikroba tanah dapat menggunakan logam sebagai aktivator enzim atau aseptor elektron untuk pertumbuhannya sehingga logam menjadi tidak berbahaya di alam. Mikroba yang berperan pada proses bioremediasi tersebut membantu memberikan lingkungan tanah yang lebih baik untuk mendukung pertumbuhan tanaman. Mikroba tanah juga aktif berasosiasi dengan tanaman pada lahan tersebut sehingga tanaman menjadi lebih tahan tumbuh pada lahan bekas tambang yang mempunyai kandungan logam-logam tinggi. Dalam hal ini mikroba menghalangi tanaman menyerap logam dengan cara menahan logam di akar, mikroba menghasilkan enzim tertentu yang dapat mengurangi toksisitas logam atau mikroba bahkan membantu tanaman mengakumulasi logam dalam jumlah yang lebih besar tetapi tanaman tidak keracunan. Karena itu proses rehabilitasi areal bekas tambang dapat dipercepat dengan bantuan mikroba tanah.

BAB III

SIMPULAN

Bioremediasi merupakan pemanfaatan mikroorganisme (jamur, bakteri) untuk membersihkan senyawa pencemar (polutan) dari lingkungan. Bioremediasi juga dapat dikatakan sebagai proses penguraian limbah organik/anorganik polutan secara biologi dalam kondisi terkendali.

 Bioremediasi bertujuan untuk memecah atau mendegradasi zat pencemar menjadi bahan yang kurang beracun atau tidak beracun (karbon dioksida dan air) atau dengan kata lain mengontrol,  mereduksi atau bahkan mereduksi bahan pencemar dari lingkungan. 

Dengan pengelolaan yang tepat, bakteri-bakteri yang merugikan seperti bakteri pengoksidasi sulfur (BOS) dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan recovery logam-logam terutama besi, nikel, tembaga, emas, dan perak. Kegiatan rehabilitasi lahan bekas tambang dapat ditingkatkan dengan bantuan mikroba tanah. Melalui proses bioremediasi, mikroba tanah dapat menggunakan logam sebagai aktivator enzim atau aseptor elektron untuk pertumbuhannya sehingga logam menjadi tidak berbahaya di alam. Dalam hal ini mikroba menghalangi tanaman menyerap logam dengan cara menahan logam di akar, mikroba menghasilkan enzim tertentu yang dapat mengurangi toksisitas logam atau mikroba bahkan membantu tanaman mengakumulasi logam dalam jumlah yang lebih besar tetapi tanaman tidak keracunan. Karena itu proses rehabilitasi areal bekas tambang dapat dipercepat dengan bantuan mikroba tanah.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim.2011.Yahoo.https://id.answers.yahoo.com/question/index?qid=2011022

044328AagErga (diakses tanggal 9 Pebruari 2015)

Anonim.2012.Pemanfaatan Mikroorganisme dalam Penyuburan Tanah. http://lembagapendidikanmuzye.blogspot.com/2012/11/pemanfaatan-mikroorganisme-dalam-penyuburan-tanah.html

(diakses tanggal 9 Pebruari 2015)

Kusnadi,dkk. 2003.Mikrobiologi. Bandung: JICA

Rao, Subba. 1986. Mikroorganisme Tanah dan Pertumbuhan Tanaman. New Delhi: Institut Riset Pertanian india