Biologi Tanah Hutan

1. PENDAHULUAN

Tanah hutan yang baik adalah tanah yang memiliki solum yang dalam, subur, dan kaya akan unsur hara yang diperlukan serta sesuai bagi perkembangan pohon/tegakan hutan. Ketersediaan bahan organik dan unsur hara tersebut harus berlangsung secara terus menerus untuk mendukung pertumbuhan tegakan yang ada di atasnya, kerena itu kehadiran, keterlibatan dan peranan berbagai organisme tanah, khususnya mikroorganisme menjadi sangat penting dan menentukan.

Mikroorganisme yang ditemukan pada pada tanah-tanah hutan tidak jauh berbeda dengan mikroorganisme yang ada pada tanah-tanah lainnya, baik dari segi keragaman, jumlah, maupun aktifitasnya. Eksistensi dari mikroorganisme tanah tersebut dapat bersifat positif dan juga dapat bersifat negatif. Daerah yang paling disukai oleh organisme tanah adalah antara serasah dan lapisan atas permukaan tanah (top soil).

Mikroorganisme tanah merupakan salah satu faktor yang menentukan proses dalam siklus biogeokimiawi dalam tanah hutan. Sesungguhnya kita dapat menambah bahan organik dan berbagai unsur hara ke dalam tanah, namun demikian terlebih dahulu harus diketahui kondisi dan status daripada bahan-bahan serta senyawa-senyawa organik yang ada di dalam tanah, karena bila penambahan tersebut melebihi dari yang seharusnya tersedia di dalam tanah maka perkembangan pohon-pohon/tegakan hutan akan terhambat.

Tanah subur dengan nilai produktifitas yang tinggi tidak hanya terdiri atas komponen padat, cair, dan udara saja tetapi juga harus banyak mengandung mikroorganisme tanah. Mikro organisme ini memegang peranan yang sangat menentukan dalam proses dekomposisi bahan organik dalam tanah sehingga unsur hara menjadi tersedia bagi tanaman.

Ketersediaan humus dan unsur hara di dalam tanah sangat ditentukan oleh aktifitas berbagai macam mikroorganisme di dalam tanah. Keadaan, perkembangan, sifat dan karakter berbagai mikroorganisme dan kelangkaannya di dalam tanah harus dipelajari melalui sifat biologi tanah.

2. HABITAT ORGANISME TANAH

Kondisi habitat atau lingkungan alamiah sangat menentukan kehidupan, distribusi dan kepadatan populasi suatu jenis mikroorganisme tanah. Secara umum lingkungan suatu mikroorganisme tanah dibedakan atas dua komponen utama, yaitu lingkungan biotik dan lingkungan abiotik, yang secara rinci diuraikan sebagai berikut.

1. Komponen lingkungan fisik, meliputi antara lain :

1. Suhu
2. Kelembaban
3. Cahaya matahari
4. Porositas
5. Tekstur tanah.

2. Komponen lingkungan kimia, meliputi antara lain :

1. pH
2. Salinitas
3. Kandungan bahan organik
4. Unsur hara tanah.

Yang termasuk dalam komponen lingkungan biotik adalah organisme lain yang juga ditemukan pada habitatnya, misalnya mikro flora maupun mikro fauna, tumbuh-tumbuhan dan hewan lainnya. Dalam suatu komunitas jenis-jenis organisme itu saling berinteraksi satu sama lain dalam bentuk asosiatif maupun antagonistik.

Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap distribusi organisme tanah adalah :

1. Karakteristik organisme tanah itu sendiri
2. Kondisi lingkungan fisik : kelembaban, temperature, aerasi, pH, unsur hara, dan suplai energi
3. Jenis vegetasi yang tumbuh di lokasi tersebut.

Secara umum organisme tanah dibedakan atas dua kelompok, yaitu kelompok makro biologi dan kelompok mikro biologi, yang dicontohkan sebagai berikut :

1. Makro Fauna, terdiri atas :

1. Hewan besar : tikus, kelinci, dan sebagainya
2. Cacing tanah : Helodrillus caliginosus, H. foetidus, dan Lumbricus terrestris.
3. Arthropoda : Crustaceae (kepiting dan lobster); Chilopoda (Centipede, sejenis kelabang); Diploda (Millipede = kaki seribu); Arachnida (laba-laba, kutu, kalajengking); Insecta (belalang, jangkrik, lebah, kumbang, semut, rayap dan lalat).
4. Molusca : bekicot.

2. Mikro Fauna, terdiri atas :

1. Protozoa : Amoeba, Flagelata, dan Ciliata.
2. Nematoda : Omnivorous, Predaceous, dan Parasitic.

3. Makro Flora, yaitu semua tumbuh-tumbuhan tingkat tinggi yang merupakan produsen.
4. Mikro Flora : Actinomycetes, Fungi, Algae, Lichens, dan bakteri.

Berdasarkan kebutuhan energinya, maka mikro organisme dibedakan atas dua kelompok, yaitu :

1. Autotrofik : memiliki khlorofil sehingga dapat membuat makanannya sendiri dengan bantuan cahaya matahari, misalnya algae.
2. Heterotrof : membutuhkan bahan organik sebagai sumber energinya, misalnya fungi.

Faktor-faktor yang mempengaruhi penyebaran mikroorganisme tanah antara lain :

1. Karakteristik mikroorganisme tanah itu sendiri
2. Kondisi lingkungan fisik dan kimia : kelembaban, suhu, aerasi, pH, unsur hara, dan suplai energi
3. Jenis vegetasi (cover crops).

1. DESKRIPSI SIFAT-SIFAT BIOLOGI TANAH HUTAN

1. Fauna Tanah

Merupakan kelompok organisme yang paling banyak berperan di dalam perkembangan tanah hutan. Ukuran fauna tanah mulai dari besar hingga kecil dengan bentuk yang sederhana, seperti protozoa. Efek aktivitas fauna yang berukuran besar pada tanah hutan sangat minim, kecuali pada padang penggembalaan yang overgrazing dimana vegetasi penutup tanah berkurang atau terjadi perubahan komposisi jenis tumbuhan dan pemadatan tanah serta pengurangan laju infiltrasi yang berakibat terhadap erosi tanah.

Adapun jenis-jenis fauna tanah dan peranannya di dalam perkembangan tanah hutan adalah sebagai berikut :

1. Vertebrata :

• Beberapa dari kelompok ini membuat liang di dalam tanah dan membantu menghancurkan bahan-bahan organik.
• Vertebrata juga berperan di dalam mencampur bahan organik dengan bahan anorganik di permukaan tanah dan membantu pengangkutannya dari permukaan tanah ke dalam profil tanah.
• Woodchucks (marmut), moles, gophers, mice, shrews, dan tupai tanah adalah organisme yang penting di dalam perkembangan tanah hutan.
• moles khusus aktif pada hutan-hutan di Eropa yang menunjang terbentuknya humus mull.
• Vertebrata juga dapat menghancurkan anakan dan tegakan-tegakan hutan, sehingga mempengaruhi proses suksesi.
• Peranan secara rinci :

1. Membuat liang-liang dalam tanah (mempertinggi imfiltrasi air)
2. Membantu dekomposisi bahan organik
3. Mencampur bahan-bahan organik dan anorganik
4. Membantu mengangkat bahan-bahan organik dan anorganik dari permukaan tanah ke lapisan yang lebih dalam
5. Aktif dan menunjang terbentuknya mull humus.
6. Kelemahan : dapat merusak anakan pohon sehingga mempengaruhi suksesi.

2. Arthropoda

• Arthropoda dalam tanah digolongkan ke dalam beberapa famili : Crustaceae, Chilopoda, Diploda, Arachnida, dan Insect.
• Crustaceae (kepiting dan lobster) banyak ditemukan pada tanah-tanah di bawah tegakan mangrove. Hewan-hewan ini membentuk lubang-lubang pada tanah dan memindahkan tanah bawah ke atas permukaan tanah, sehingga terbentuk gundukan-gundukan setinggi 0,5 – 1,0 m. Tanah-tanah bawah yang dipindahkan ke permukaan kadang-kadang banyak mengandung sulfida, sehingga di permukaan teroksidasi menjadi sulfat dan muncul sebagai karatan kuning yang sangat masam.
• Di daerah tropis rayap dapat mempunyai pengaruh yang baik maupun pengaruh buruk terhadap sifat-sifat tanah. Produktivitas tanah yang terdapat di sekitar sarang rayap sangat beragam, tergantung kepada susunan kimia dan kandungan mineral tanah.
• Karena aktivitas rayap menyebabkan terjadinya pencampuran dengan bahan organik serta akumulasi kotorannya, mengakibatkan peningkatan stabilitas agregat tanah. Karena itu tanah yang ditempati bersarang oleh rayap biasanya lebih produktif dari pada tanah sekitarnya yang tidak ditempati oleh rayap.
• Centipede (kelabang) merupakan predaror yang memakan hewan tanah lainnya dan memiliki peran yang kecil dalam formasi tanah.
• Populasi arthropoda dalam tanah dapat menurun sebagai akibat dari kebakaran hutan, namun demikian ada beberapa jenis yang memiliki suatu sistem perlindungan terhadap kebakaran.

Peranan secara rinci :

1. Rayap berperan mencampur bahan organik, sehingga dapat meningkatkan stabilitas agregat tanah dan meningkatkan produktivitas tanah
2. Kelabang berperan mendekomposisi bahan organik dan merupakan predator terhadap binatang tanah lainnya
3. Kepiting dan lobster membuat lubang-lubang pada tanah mangrove dan memindahkan tanah dari lapisan bawah ke permukaan.

3. Annelida :

• Populasi yang tertinggi dari earthworm umumnya berasosiasi dengan formasi mull humus. Hal ini mungkin mencapai sekitar 80 % dari total berat dari fauna tanah.
• Annelida memakan daun-daun yang gugur dan bahan-bahan organik, bersama-sama dengan partikel mineral membentuk tubuhnya.
• Diperkirakan sekitar 30 ton/ha/tahun mineral tanah yang dikeluarkan oleh annelida ini dari dalam tubuhnya. Earthworm mencampur bahan organik ke dalam tanah mineral serta membantu memperbaiki struktur tanah dan aerasi tanah.
• Efek aktivitas dari annelida ini adalah terjaminnya proses pengangkutan dan pencampuran pada lapisan tanah.

Peranan secara rinci :

1. Mempercepat dekomposisi sisa-sisa bahan organik
2. Kotorannya dapat meningkatkan kadar N, P, dan K dalam tanah
3. Kurang lebih 30 ton/ha/thn material tanah yang dikeluarkan dari dalam tubuhnya
4. Mencampur bahan organik dengan tanah mineral
5. Membantu memperbaiki struktur dan aerasi tanah
6. Mempertinggi infiltrasi air dengan adanya lorong-lorong yang mereka buat di dalam tanah
7. Membantu terbentuknya humus tanah.

4. Nematoda

• Terdiri atas tiga kelompok, yaitu :

1. Omnivorous ® sebagai decomposer
2. Predaceous ® sebagai pengendali populasi mikroorganisme tanah
3. Parasitic ® merusak akar tanaman

• Kelompok ini umumnya terdapat pada lapisan mull pada tanah-tanah yang tertutup oleh semak.
• Pada umumnya nematoda ditemukan pada kedalaman 5 – 10 cm dari permukaan tanah.
• Karena memiliki daya reproduksi yang tinggi maka populasinya dapat meningkat dengan cepat seiring dengan perubahan kondisi tanah.
• Dari sekitar sepuluh ribu jenis nematoda yang ada diperkirakan hanya puluhan saja yang diketahui hidup dalam tanah.
• Walaupun populasi dari nematoda selalu banyak di sekitar akar tumbuhan, namun hanya sedikit yang bersifat parasit.
• Banyak yang menjadi mangsa bakteri, algae, jamur, protozoa, rotifers atau nematoda lainnya.
• Walaupun beberapa nematoda menjadi parasit pada pohon-pohon, mereka tetap dianggap penting sebagai pengendali populasi dan konsentrasi makanan dalam ekosistem hutan.
• Masuknya nematoda ke dalam tubuh tumbuhan akan memudahkan masuknya penyakit lain ke dalam tumbuhan, sehingga menyebabkan kerusakan yang lebih besar.

Peranan secara rinci :

1. Membantu dekomposisci bahan organik
2. Pengendali populasi dan konsentrasi makanan pada ekosistem hutan.

5. Rotifers :

• Binatang air ini akan aktif apabila kelembaban tanah memungkinkan dan pada saat yang lain rotifers melindungi dirinya apabila keadaan anabiosis.
• Rotifers memakan serpihan-serpihan tanah dan memberi makan pada algae dan protozoa.
• Rotifers umumnya hidup pada lapisan serasah dan lapisan humus.
• Apabila kondisi tanah baik dan mendukung maka populasinya akan meningkat dengan cepat sekali (10²/m²).

Peranan : mensuplai makanan pada algae dan protozoa.

6. Protozoa :

• Merupakan binatang bersel satu yang memangsa bakteri, sehingga merupakan salah satu penyebab terhambatnya daur ulang unsur-unsur hara, serta menghambat berbagai proses dalam tanah yang melibatkan bakteri. Genus-genus bakteri yang dimangsa : Aerobacter, Agrobacterium, Bacillus, Escherichia, Micrococcus, dan Pseudomonas.
• Protozoa merupakan jumlah terbesar dari mikro fauna tanah.
• Pada tahun 1952, Waksman melaporkan bahwa protozoa berjumlah sekitar 1.500 -10.000 per gram tanah.
• Binatang bersel satu ini biasanya aktif dalam bentuk kista, biasanya dalam kondisi aerobik dan terdapat di atas horizon tanah.
• Ditemukan pada tanah-tanah yang ditumbuhi oleh jenis konifer maupun daun lebar.
• Protozoa dapat bergerak bebas dalam tanah dan air karena memiliki sejenis rambut yang disebut ciliata, flagella, atau pseudopodia.
• Protozoa memakan bakteri dan bahan-bahan organik yang terdekomposisi.
• Kondisi tanah yang baik yang dapat mendukung pertumbuhan protozoa sama dengan kondisi tanah yang disenangi oleh bakteri.
• Protozoa dibedakan atas empat kelas, yaitu :

1. Rhizopoda (Sarcodina) : tidak memiliki alat gerak

Contoh : Amoeba proteus, Arcella, dan Foraminifera.

2. Mastigophora (Flagellata) : memilki alat gerak berupa flagella.

Contoh : Volvox globator.

3. Cilliata (Infusoria) : memiliki alat gerak berupa cilia.

Contoh : Paramaecium caudatum, P. eurelia, dan Stylonichia.

4. Sporozoa : tidak memiliki alat gerak dan bersifat parasit.

• Perkembang biakan secara vegetatif.

Peranannya :

1. Memakan bahan organik yang terdekomposisi
2. Memangsa bakteri, karena itu dapat menghambat daur ulang unsur hara.

7. Molusca : memakan sisa-sisa tanaman yang membusuk.

2. Flora Tanah

Jenis-jenis flora tanah dan peranannya di dalam perkembangan tanah hutan, sebagai berikut :

1. Actinomycetes :

• Termasuk golongan heterotrof yang secara morfologis terletak antara bakteri sederhana dengan fungi, bersifat unicellular.
• Reproduksi dengan aseksual (vegetatif).
• Actinomycetes terdiri atas empat genus, yaitu :

1. Actinomycetes, meliputi pathogen-pathogen binatang
2. Nocardia, terdiri atas parasit-parasit dan saprofit-saprofit
3. Streptomyces, umumnya merupakan organisme tanah, termasuk ada yang bersifat penyakit pada tanaman
4. Micromonospora, kebanyakan terdapat di dasar telaga dan kompos-kompos bersuhu tinggi.

• Secara umum menempati urutan kedua terbanyak di dalam tanah setelah bakteri, dan tergolong tipe organisme aerobic.
• Dengan tipe ini maka jenis ini tidak dapat berkembang pada tempat-tempat tergenang, gambut, dan tanah dengan pH rendah.
• Aktivitasnya dalam mentransformasi tanah belum diketahui secara pasti, akan tetapi dalam banyak hal mirip dengan aktivitas fungi.
• Peranannya yang sangat penting adalah mampu mendekomposisi serasah yang resisten terhadap pelapukan, yang antara lain diperankan oleh Streptomyces dan Nocardia.
• Streptomyces mampu menghidrolisis chitin, sedangkan Nocardia dapat memetabolisme farafin, fenol, steroid, dan pyrimidine.
• Biasanya tidak ditemukan pada pH masam, sehingga terjadi penimbunan serasah, terutama serasah-serasah yang mengandung lignin tinggi.
• Salah satu jenis dari kelompok ini yang hidup bersembiosis dengan akar tumbuhan membentuk nodul dan dapat menfiksasi N₂ dari udara yang hampir sebanding dengan sembiosis pada Legums adalah genus Frankia.
• Actinomycetes dapat menghasilkan antibody yang dapat mematikan bakteri dan fungi, dengan demikian memegang peranan yang penting di dalam pergerakan dan pengaturan komposisi komunitas mikro organisme tanah.

2. Fungi :

• Umumnya fungi tanah dibedakan atas dua kelas yaitu :

1. Hypomycetes : memproduksi spora yang hanya aseksual, tipe ini memiliki struktur khusus yang disebut conidiosphore.
2. Zygomycetes : memiliki cara reproduksi aseksual dan seksual.

• Peranan fungi di dalam tanah hutan adalah :

1. Dekomposisi pada berbagai pH lingkungan dan serasah yang mengandung selulosa dan semacamnya. Seperti hemisellulosa, pati, lemak, dan lignin yang resisten terhadap serangan bakteri. Karena itu memegang peranan penting di dalam pembentukan humus, siklus hara, dan stabilitas agregad tanah.
2. Protein digunakan sebagai sumber N dan C oleh fungi, sebagai hasil dari perombakan tersebut menjadikannya sebagai sumber ammonium dan senyawa nitrogen sederhana dalam tanah.
3. Beberapa jenis fungi predator terhadap fauna tanah seperti protozoa, nemathoda, rhizopoda, karena itu berperan dalam menjaga keseimbangan mikrobiologi tanah.
4. Beberapa yang bersifat pathogen, misalnya : Rhizoctonia, Phytium, dan Phytophtora penyebab damping off pada semai di persemaiaan. Fusarium penyebab busuk akar di persemaiaan atau tanaman-tanaman yang lebih tua.
5. Fungi yang bersembiosis dengan akar tanaman tingkat tinggi yaitu Mycorrhizae, yang membantu penyerapan hara pada akar tanaman.

3. Algae

• Umumnya bersifat unicellular tetapi mungkin ada juga dalam bentuk filamen-filamen pendek atau koloni.
• Terbagi ke dalam beberapa jenis, yaitu Chlorophyceae (algae hijau), Myxophyceae (algae hijau biru atau biru kehijauan), algae hijau kuning, dan Bacillariaceae (algae diatome).
• Khusus yang memiliki hijau daun dapat memanfaatkan cahaya matahari sebagai sumber energi di dalam menfiksasi CO₂ (untuk proses fotosintesis).
• Algae umumnya ditemukan pada tanah-tanah subur yang memilki suplai basa-basa yang baik seperti N dan P cukup. Jarang ditemukan pada tanah-tanah yang kurang subur seperti tanah pasir masam.
• Di daerah temperate algae yang umum ditemukan adalah algae hijau dan diatome. Di daerah tropis umumnya ditemukan algae hijau biru.
• Algae membantu pelarutan mineral-mineral tanah karena mempercepat proses pelapukan.
• Menghasilkan bahan organik dari anorganik dan meningkatkan pembentukan humus.
• Algae hijau biru dapat menfiksasi nitrogen bebas dari udara, karena itu dapat menambah nitrogen pada tanah.
• Organisme ini terutama aktif pada tanah-tanah basah, tergenang, dan tanah-tanah permukaan yang alkalis dan telah dikembangkan melalui pembakaran.

4. Lichens :

• Merupakan sembiosis antara fungi dan algae, biasanya membentuk koloni, pionir pada tanah-tanah yang baru berkembang, batuan padas, dan puncak pepohonan.
• Bahan organik yang dihasilkan sangat menunjang kehidupan daripada tumbuhan yang lebih tinggi tingkatannya.
• Kadang membentuk koloni pada pohon, contoh yang mengerat cabang-cabang pohon spruce di Norway.
• Algae hijau lebih banyak membentuk sembiosis dengan lichens.
• Tetapi algae hijau biru mungkin lebih dominan di hutan-hutan wilayah temperate.
• Genus-genus lichens yang menfiksasi N : Collema, Leptogium, Lichina, Lobaria, Massalongia, Nephroma, Pannaria, Parmeliella, Peltigera, Placopsis, Placynthium, Polychidium, dan Sticta.
• Lichens jenis Lobaria oregona menyumbangkan nitrogen 2 – 10 kg/ha/thn dalam hutan-hutan douglas-fir di Oregon (Denison, 1973).

5. Bakteri :

• Memegang peranan penting di dalam tanah karena jumlahnya terbesar pada kelompok mikro flora.
• Bakteri dan fungi mendominasi tanah yang beraerasi baik, tetapi bakteri sendiri menyebabkan kebanyakan perobahan biologis dan kimiawi dalam lingkungan anaerob.
• Berdasarkan kebutuhannya akan O₂ maka bakteri dibedakan atas :

1. Aerob : memerlukan O₂ untuk dapat melakukan aktifitas, contoh Azotobacter dan Spirillium ® pengikat N₂.
2. Anaerob : hidup tanpa O₂, contoh Clostridium® pengikat N₂.
3. Fakultatif anaerob : hidup dengan atau tanpa O₂. Contoh Aerobacter

• Bakteri autotrof terdiri atas dua tipe umum, yaitu :

1. Fotoautotrof : energinya berasal dari cahaya matahari sedangkan karbon dari CO₂ udara.
2. Kemoautotrof : energinya berasal dari oksidasi bahan organik seperti N dan S sedangkan karbon dari CO₂ udara.

Contoh bakteri : Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrobacter, Thiobacillus denitrificant, T.thiooxidan, T.ferroxidan, Desulfo vibrio, dan D.tomaculum.

• Bakteri heterotrof juga terdiri atas dua tipe umum, yaitu :

1. Fotoheterotrof : energinya dari sinar matahari sedangkan karbon dari bahan organik.
2. Kemoheterotrof : energi dan karbonnya dari bahan organik.

Contoh bakteri :

1. Pengikat N₂ udara ® (1) sembiotik (Rhizobium leguminosarum); (2) non sembiotik (Azotobacter yang bersifat aerob dan Clostridium yang bersifat anaerob)
2. Bukan pengikat N₂ ® udara sebagai dekomposer

• Bakteri yang menggunakan senyawa nitrogen sebagai sumber energi termasuk yang mengoksidasi amonium menjadi nitrit dan mengoksidasi nitrit menjadi nitrat

Proses biologis dari Amonium menjadi Nitrat melalui 2 tingkatan :

1. Nitritasi : proses perubahan (oksidasi) Amonium menjadi Nitrit dimana bakteri yang terlibat adalah Nitrosomonas dan Nitrosococus, dengan reaksi :

NH₄⁺

NH₃ + H OH NH₄OH

OH^-

2 NH₄⁺ + 3 O₂ 2 NO₂^- + 2 H₂O + 4 H⁺ + energi (Nitrosomonas

Ion nitrit dan Nitrosococus)

2. Nitratasi : proses perubahan (oksidasi) Nitrit menjadi Nitrat dimana bakteri yang terlibat adalah Nitrobacter

2 NO₂^- + O₂ 2 NO₃^- + energi (Nitrobacter)

Ion nitrit ion nitrat

Bakteri nitrifikasi berkembang baik pada tanah :

1. Bahan organik (protein) cukupm tersedia
2. Aerasi baik
3. Tidak terlalu masam (Ca cukup)
4. Lembab tapi tidak basah
5. Suhu antara 5-55°C dan optimal pada suhu 37°C.

• Genus Thiobacillus adalah pengoksidasi autotrof yang utama pada tanah yang beraerasi baik.
• Reaksi yang terlibat pada oksidasi sulfur/mengubah sulfur menjadi belerang dalam keadaan aerob (Alexander, 1977)

2 S + 3 O₂ + 2 H₂O 2 H₂SO₄ (Thiobacillus thiooxidans)

• T.denitrificans dapat melangsungkan oksidasi secara anaerob ® oksidasi NO₃^- menjadi N₂
• Kemoautotrof yang penting bagi oksidasi besi adalah T.ferroxidans.
• Bakteri anaerob yang bertanggung jawab bagi reduksi sulfat adalah Desulfovibrio desulfuricans.
• Desulvo tomaculum mereduksi sulfat menjadi sulfida
• Reduksi besi ferric dilakukan oleh Bacillus, Clostridium, dan Pseudomonas.
• Bakteri yang sanggup menggunakan N₂ bebas adalah :

1. Dalam kondisi aerob : Azomonas, Azotobacter, Beijerincken, dan Azospirillum
2. Dalam kondisi anaerob : Clostridium dan Desulfovibrio.

RINGKASAN ORGANISME TANAH HUTAN

1. Fauna, terdiri atas

1. Makro fauna, meliputi :

1. Vertebrata : tikus, kelinci, dan marmut.
2. Annelida, cacing tanah terdiri atas tiga spesies, yaitu

+ Helodrilus caliginosus

+ H. foetidus

+ Lumbricus terrestris

3. Arthropoda :

+ Crustaceae : kepiting, lobster, dan cray fish

+ Chilopoda : centipede (kelabang)

+ Diploda : millipede (kaki seribu)

+ Arachnida : laba-laba dan kalajengking

+ Insect : belalang, jengkrik, rayap, dan semut

4. Molusca : bekicot.

2. Mikro fauna, meliputi :

1. Protozoa : Amoeba, Flagellata, dan Ciliata
2. Nematoda : Omnivorous, Predaceous, dan Parasitic.

2. Flora, terdiri atas :

1. Makro flora, meliputi :tumbuhan tingkat tinggi (produsen primer)
2. Mikro flora, meliputi :

1. Bakteri digolongkan atas dua kelompok, yaitu

(1). Bakteri autotrof (fotoautotrof dan chemoautotrof), contohnya antara lain : Nitrosomonas, Nitrobacter, Thiobacillus denitrifican, T. thiooxidan, T. ferroxidan, Desulfovibrio, dan D. tomaculum. Fotoautotrof mis. Rhodopseudomonas.

(2). Bakteri heterotrof, terbagi atas :

Bakteri pengikat N bebas dari udara, meliputi :

1. Sembiotik : bakteri bintil akar dapat dikelompokkan menjadi dua genus, yaitu

+ genus Rhizobium : memiliki tiga spesies yaitu Rhizobium leguminosarum, R. meliloti, dan R. radiobacter

+ genus Phytomyxa : memilki satu spesies yaitu Phytomyxa japonicum.

(b) Non sembiotik :

+ Aerob obligat: Azotobacter chroococcum, Archromobacter, Arthrobacter, Bacillus, Beijerinckia, Derxia, dan Mycobacterium.

+ Anaerob facultative :Aerobacter, Klebsiella, dan Pseudomonas.

+ Anaerob : Clostridium pasteurianum, Chlorobium, Chromatium, Desulfovibrio, Methanobacterium, Rhodomicrobium, Rhodopseudomonas, dan Rhodospirillum

Desulfovibrio menfiksasi nitrogen dalam proses mereduksi sulfat. Famili Azotobacteraceae merupakan sebagian besar dari bakteri penfiksasi nitrogen heterotrof yang hidup bebas. Family ini dikelompokkan menjadi tiga genus yaitu Azotobacter, Beijerinckia, dan Derxia. Beberapa spesies dari Azotobacter ditemukan pada tanah-tanah :

(1). Netral dan basa : A. chroococcum

(2). Akuatik : A. vinelandii dan A. beijerinckii.

Bakteri bukan pengikat N bebas dari udara, merupakan kelompok heterotrof terbanyak dalam tanah.

2. Fungi terdiri atas tiga kelompok, yaitu :

(1). Parasitik

(2). Saprofitik

(3). Sembiotik : Mycorhiza

c. Actinomycetes, terdiri atas :

(1). Streptomyces

(2). Nocardia

(3). Frankia

d. Algae, meliputi :

(1). Green algae

(2). Yellow green algae

(3). Blue green algae, dapat mengikat N bebas dari udara

(4). Diatomeae.

- jamur tumbuh dan berkembang pada tanah masam (pH rendah), sedangkan

- bakteri tumbuh dan berkembang pada tanah alkalis (pH tinggi).

Sembiosis mikroorganisme tanah yang penting dengan akar pohon-pohon hutan contohnya adalah akar pinus dengan jamur pembentuk mycorrhyzae dan bakteri Rhizobium pembentuk nodul pada akar tanaman Leguminoceae.

Ada tiga bentuk hubungan antara mikroorganisme tanah dengan akar tumbuhan, yaitu

1. Akar-mikrorganisme (sebagai decomposer)
2. Akar-mikrorganisme (pembentuk mikoriza)
3. Akar-mikrorganisme (pembentuk nodul).

Selanjutnya di dalam pengelolaan tanah-tanah hutan khususnya tanah-tanah persemaian, maka ada dua jenis mikroorganisme tanah yang sering dimanfaatkan, yaitu fungi pembentuk mikoriza pada media semai jenis conifer dan bakteri pembentuk nodul pada media semai jenis Leguminoceae.

1. Mikoriza

Berdasarkan hubungan antar hypa dengan sel akar tumbuhan, maka mikoriza dibedakan atas dua macam, yaitu :

1. Ectotrophic mycorrhyza : pada bentuk ini fungi menghasilkan suatu investment eksternal pada akar dalam bentuk suatu mahkota hypae, tanpa penetrasi ke dalam sel-sel akar, terdapat suatu pengembangan intercellular yang ekstensif di antara sel-sel korteks pada akar. Jadi hypae fungi terdapat dalam ruang intercellular dari sel-sel korteks dan membentuk mantel kompak sekeliling akar pendek. Tipe seperti ini umumnya ditemukan pada tumbuh-tumbuhan hutan. Fungi pembentuk ektomikoriza meliputi :

1. Basidiomycetes (Amanitaceae, Boletaceae, Rhizoporaceae, dan Sclerodermataceae)
2. Ascomycetes (Eurotiales, Tuberales, Pezizales, dan Holotiales).

2. Endotrophic mycorrhyza : pada bentuk ini hypae fungi melakukan penetrasi ke dalam ke bagian yang lebih dalam dari akar, ke dalam lapisan akar-akar tertentu dan ke dalam sel-sel dan tidak membentuk mantel, serta hanya sedikit hubungannya dengan miselium di dalam tanah.

Fungi pembentuk endomikoriza meliputi :

1. Hypae tidak bersepta dari kelompok Phycomycetes, yang disebut Vascicular Arbuscular Mycorrhyzae (VAM). Pemberian nama berdasarkan struktur vesicle dan arbuscular. Vesicle adalah badan buah yang terbentuk di dalam akar tumbuhan.
2. Hypae bersepta, tipe seperti ini ditemukan pada family Orchidaceae, Ericaceae, dan Eparidaceae.

Terdapat tipe ketiga yang disebut ectendomycorrhyzae, yaitu tipe yang memiliki sifat seperti ectomikoriza dan endomikoriza.

Peranan Mycorrhyzae :

1. Memperluas permukaan akar tumbuhan, sehingga lebih meningkatkan kemampuannya di dalam menyerap air dan hara.
2. Mampu melarutkan P dalam tanah yang semula berada dalam bentuk tidak tersedia bagi tumbuhan.
3. Memperpanjang umur akar karena dapat memproduksi auxin, sehingga akar dapat berfungsi lebih lama.
4. Melindungi akar terhadap gangguan fisik dari luar (lignifikasi) dapat merubah jaringan tanaman inang), sehingga dapat mengeluarkan antibiotic yang dapat menyerang pathogen.
5. Memperpendek jarak antara akar dengan unsur hara, sehingga penyerapan hara lebih cepat.
6. Tanaman tahan terhadap kekeringan karena hypae dapat menjangkau sumber air, sementara akar tumbuhan sudah susah menjangkaunya.
7. Menghasilkan hormon (auxin, giberellin, sitokinin) dan vitamin yang dapat mempercepat pertumbuhan inang.
8. Menambah ketahanan pohon-pohon dalam menghadapi (musim kemarau, suhu tanah yang tinggi, atau tanah yang beracun).
9. Memperbaiki sifat fisik tanah dengan cara meningkatkan agregasi tanah. Hal ini dimungkinkan karena

1. Adanya gel polysacharida yang dihasilkan
2. Adanya mycelium yang kadang-kadang mengekskresikan senyawa-senyawa organik ke dalam tanah.

10. Sekresi berupa kalsium oksalat dari VAM berfungsi dalam membantu proses pelapukan batuan mineral serta senyawa-senyawa esensial lainnya.
11. Hypae-hypae mikoriza mampu langsung mengurai serasah dan menyerap hara hasil uraiannya.

Teknik Penularan Mikoriza :

1. Soil inoculums : mengambil tanah dari bawah tegakan pinus lalu dicampurkan dengan tanah yang akan dijadikan sebagai media semai, dengan perbandingan 10 - 20 %, atau media tanah dicampurkan dengan serasah pinus yang telah terinfeksi dengan fungi.
2. Indonesian method (Sistem Pohon Induk) : menanam pohon-pohon pinus dengan jarak tertentu di sekitar persemaian agar fungi dapat menyebar ke bedeng-bedeng semai.
3. Pure culture (Biakan Murni) : fungi dibiakkan di laboratorium lalu disebar ke persemaian.
4. Spores dan fruiting body (Tubuh Buah) : mengumpulkan spora-spora yang masih segar dari tanah yang mengandung mikoriza, lalu disebar di persemaian.

2. Rhizobium

Sembiose mutualis antara akar tumbuhan Leguminoceae dengan bakteri rhizobium pembentuk nodul (bintil-bintil akar). Mekanismenya adalah bakteri masuk ke dalam sel akar, sel-sel korteks, sel-sel perisekel menyebabkan pembengkakan jaringan yang menonjol sampai di luar akar (nodul). Nodul tersebut diselimuti oleh jutaan bakteri rhizobium yang dapat menfiksasi N bebas dari udara. Bakteri rhizobium pada nodul mampu mengikat N sebanyak 50 kg/ha/thn atau setara dengan 2.500 kg/ha/thn ammonium sulfat. Fiksasi N akan maksimum bila kadar N dalam tanah rendah dan tersedia unsur Mo dan Co.

Peranan Nodul :

1. Menfiksasi N bebas dari udara
2. Memperluas permukaan akar, sehingga kemampuan menyerap air dan unsur hara menjadi lebih besar.

Teknik Penularan Rhizobium :

1. Menabur biji-biji pada tanah yang mengandung bakteri rhizobium, atau media semai diambil dari tanah yang ditumbuhi tanaman Legums.
2. Pada tanah yang belum pernah ditumbuhi tanaman Legums, maka tanahnya dicampur dengan tanah yang berasal dari bawah tegakan Legums.
3. Pure culture (Biakan Murni) dengan cara :

1. Bakteri yang telah dibiakkan pada agar-agar dicuci agar terlepas dari agar-agar tersebut , selanjutnya air cucian tersebut dipakai merendam biji-bijian yang akan disemai.
2. Air yang mengandung bakteri rhizobium tersebut disiramkan ke tanah yang akan digunakan sebagai media semai.

Faktor-faktor yang mempengaruhi pembentukan nodul, antara lain :

1. Suhu dan cahaya
2. Nitrogen terkombinasi
3. Konsentrasi ion Hidrogen (pH tanah)
4. Kesuburan tanah : Mo diperlukan untuk fiksasi nitrogen secara sembiotik oleh bakteri, dan merangsang kegiatan menfiksasi nitrogen oleh jaringan bintil.
5. Zat perangsang tumbuh
6. Genetic
7. Ekologis
8. Rhizobiotoxin
9. Salinitas dan alkalinitas.

Salah satu bentuk teknologi pemanfaatan mikroorganisme dalam pembuatan pupuk organik adalah EM-4 (Effective Microorganism). EM-4 ini merupakan kultur campuran dari sejumlah mikroorganisme yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman, yaitu :

1. Lactobacillus yang berfungsi

1. mendekomposisi lignin dan sellulosa.
2. menghasilkan asam lactat dari gula yang berperan memandulkan mikroorganisme merugikan seperti Fusarium.

2. Bakteri fotosintetik yang akan menghasilkan asam amino dan gula.
3. Actinomycetes yang akan menghasilkan zat anti mikroba untuk menekan pertumbuhan jamur dan bakteri.
4. Jamur permentasi (peragian) seperti Aspergillus dan Penicillium menguraikan bahan organik menjadi alkohol dan ester yang akan berfungsi sebagai insektisida.
5. Ragi, menghasilkan zat bioaktif seperti hormon dan enzim.

CATATAN

Winogradsky membagi populasi mikroorganisme tanah kedalam dua golongan besar :

1. Autochthonous ® mikroorganisme-mikroorganisme lokal atau pribumi pada tanah tertentu, selalu hidup dan berkembang di tanah itu atau diperkirakan selalu ditemukan pada tanah tersebut.
2. Mikroorganisme zimogenik ® mikroorganisme-mikroorganisme yang berkembang di bawah pengaruh perlakuan-perlakuan khusus pada tanah, seperti penambahan bahan organik, pemupukan, atau perbaikan drainase.
3. Mikroorganisme transient (penetap sementara) ® organisme-organisme yang diintrodusir ke dalam tanah secara sengaja, seperti inokulasi Leguminoceae atau yang secara tidak sengaja.

Actinomycetes, ta 4 genus :

1. Actinomycetes
2. Nocardia
3. Streptomyces
4. Micromonospora