MEKANISME DEKOMPOSISI BAHAN ORGANIK

Transkripsi

1 MEKANISME DEKOMPOSISI BAHAN ORGANIK Di dalam ekosistem, organisme perombak bahan organik memegang peranan penting karena sisa organik yang telah mati diurai menjadi unsur-unsur yang dikembalikan ke dalam tanah (N, P, K, Ca, Mg, dan lain-lain) dan atmosfer (CH4atau CO2) sebagai hara yang dapat digunakan kembali oleh tanaman, sehingga siklus hara berjalan sebagai-mana mestinya dan proses kehidupan di muka bumi dapat berlangsung, Adanya aktivitas organisme perombak bahan organik seperti mikroba dan mesofauna (hewan invertebrata) saling mendukung keberlangsungan proses siklus hara dalam tanah. Belakangan ini, mikroorganisme perombak bahan organik digunakan sebagai strategi untuk mempercepat proses dekomposisi sisa-sisa tanaman mengandung lignin dan selulosa, selain untuk meningkatkan biomassa dan aktivitas mikroba tanah, mengurangi penyakit, larva insek, biji gulma, volume bahan buangan, sehingga pemanfaatannya dapat meningkatkan kesuburan dan kesehatan tanah yang pada gilirannya merupakan kebutuhan pokok untuk meningkat-kan kandungan bahan organik dalam tanah. Pengertian umum yang saat ini banyak dipakai untuk memahami organisme perombak bahan organik atau biodekomposer adalah organisme pengurai nitrogen dan karbon dari bahan organik (sisa-sisa organik dari jaringan tumbuhan atau hewan yang telah mati) yaitu Bakteri Fungi, dan Aktinomisetes. Perombak bahan organik terdiri atas perombak primer dan perombak sekunder. Perombak primer adalah mesofauna perombak bahan organik, seperti Colembolla, Acarina yang berfungsi meremah-remah bahan organik/serasah menjadi berukuran lebih kecil. Cacing tanah memakan sisa-sisa remah tadi yang lalu dikeluarkan sebagai faeces setelah melalui pencernaan dalam tubuh cacing. Perombak sekunder ialah mikroorganisme perombak bahan organik seperti Trichoderma reesei, T. harzianum, T. koningii, Phanerochaeta crysosporium, Cellulomonas, Pseudomonas, Thermospora, Aspergillus niger, A. terreus, Penicillium, dan Streptomyces. Adanya aktivitas fauna tanah, memudahkan mikroorganisme untuk memanfaatkan bahan organik, sehingga proses mineralisasi berjalan lebih cepat dan penyediaan hara bagi tanaman lebih baik. Menurut Eriksson et al.(1989), umumnya kelompok fungi menunjukkan aktivitas biodekomposisi paling signifikan, dapat segera menjadikan bahan organik tanah terurai menjadi senyawa organik sederhana yang berfungsi sebagai penukar ion dasar yang menyimpan dan melepaskan nutrien di sekitar tanaman. Mikroorganisme perombak bahan organik. Mikroorganisme perombak bahan organik merupakan aktivator biologis yang tumbuh alami atau sengaja diberikan untuk mempercepat pengomposan dan meningkatkan mutu kompos. Jumlah dan jenis mikroorganisme menentukan keberhasilan proses dekomposisi atau pengomposan. Proses dekomposisi bahan organik di alam tidak dilakukan oleh satu mikroorganisme monokultur tetapi dilakukan oleh konsorsia mikroorganisme. Beberapa jenis bakteri termasuk beberapa jenis aktinomiset juga mampu mendegradasi polimer selulosa, hemiselulosa, dan lignin, namun dengan kemampuan yang

2 lebih rendah dibandingkan fungi. Bakteri terutama berperan pada degradasi polisakarida yang lebih sederhana. Bakteri perombak bahan organik Bakteri perombak bahan organik dapat ditemukan di tempat yang mengandung senyawa organik berasal dari sisa-sisa tanaman yang telah mati, baik di laut maupun di darat. Berbagai bentuk bakteri dari bentuk yang sederhana (bulat, batang, koma, dan lengkung), tunggal sampai bentuk koloni seperti filamen/spiral mendekomposisi sisa tumbuhan maupun hewan. Sebagian bakteri hidup secara aerob dan sebagian lagi anaerob, sel berukuran 1 μm μm. Dalam merombak bahan organik, biasanya bakteri hidup bebas di luar organisme lain, tetapi ada sebagian kecil yang hidup dalam saluran pencernaan hewan (mamalia, rayap, dan lainlain). Bakteri yang berkemampuan tinggi dalam memutus ikatan rantai C penyusun senyawa lignin (pada bahan yang berkayu), selulosa (pada bahan yang berserat) dan hemiselulosa yangmerupakan komponen penyusun bahan organik sisa tanaman, secara alami merombak lebih lambat dibandingkan pada senyawa polisakarida yang lebih sederhana (amilum, disakarida, dan monosakarida). Demikian pula proses peruraian senyawa organik yang banyak mengandung protein (misal daging), secara alami berjalan relatif cepat. Fungi perombak bahan organik Fungi terdapat di setiap tempat terutama di darat dalam berbagai bentuk, ukuran, dan warna. Pada 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 (Alexander, 1977). Sebagian besar fungi bersifat mikroskopis (hanya bisa dilihat dengan memakai mikroskop); hanya kumpulan miselium atau spora yang dapat dilihat dengan mata. Tetapi fungi dari kelas Basidiomycetes dapat diamati dengan mata telanjang sehingga disebut makrofungi. Makrofungi menghasilkan spora dalam bangunan yang berbentuk seperti payung, kuping, koral atau bola, bahkan beberapa makrofungi tersebut sudah banyak dibudidayakan dan dikonsumsi. Pertumbuhan hifa dari fungi kelas Basidiomycetes dan Ascomycetes (diameter hifa 5 20 μm) lebih mudah menembus dinding sel-sel tubular yang merupakan penyusun utama jaringan kayu. Pertumbuhan pucuk hifa maupun miselium (kumpulan hifa) menyebabkan tekanan fisik dibarengi dengan pengeluaran enzim yang melarutkan dinding sel jaringan kayu. Tanaman terdiri atas kompleks polimer selulosa dan lignin. Perombakan komponen-komponen polimer pada tumbuhan erat kaitan-nya dengan peranan enzim ekstraseluler yangdihasilkan. Enzim yang ikut berperan. 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. Enzim-enzim ini dihasilkan oleh Pleurotus eryngii, P. ostreatus, dan Bjekandera adusta(lankinen, 2004). Selain mengurai bahan berkayu, sebagian besar fungi menghasilkan zat yang bersifat racun sehingga dapat dipakai untuk mengontrol pertumbuhan/perkembangan organisme pengganggu, seperti beberapa strain Trichoderma harzianum yang merupakan salah satu anggota dari Ascomycetes, bila kebutuhan C tidak tercukupi akan menghasilkan racun yang dapat menggagalkan penetasan telur

3 nematoda Meloidogyne javanica (penyebab bengkak akar) sedangkan bila kebutuhan C tercukupi akan bersifat parasit pada telur atau anakan nematoda tersebut. Residu tanaman mengandung sejumlah senyawa organik larut dalam air, seperti asam amino, asam organik, dan gula yang digunakan oleh mikroba untuk proses perombakan. Fungi dari kelas Zygomycetes (Mucorales) sebagian besar sebagai pengurai amilum, protein, dan lemak, hanya sebagian kecil yang mampu mengurai selulosa dan khitin. Beberapa Mucorales seperti Mucor spp. dan Rhizopus spp mengurai karbohidrat tingkat rendah (monosakarida dan disakarida) yang dicirikan dengan perkecambahan spora, pertumbuhan, dan pembentukan spora yang cepat. Actinomycetes perombak bahan organik Actinomycetes oleh para peneliti mikrobiologi dikelompokan ke dalam bakteri. Bakteri ini memiliki kemampuan yang penting bagi kelangsungan proses-proses fisika, kimia dan biologi tanah. Actinomycetes biasanya hidup didalam tanah dan berperan penting dalam proses pelapukan/ perombakan bahan organik kompleks menjadi bahan organik yang lebih sederhana dan dapat langsung digunakan oleh organisme lain. Keistimewaan bakteri ini adalah memiliki kecenderungan untuk berasosiasi dengan suatu lapisan permukaan padat. Actinomycetes adalah bakteri yang tidak tahan asam, memiliki filament diawal pertumbuhannya. Actinomycetes dapat bersifat anaerob fakulatif (mampu tumbuh baik jika terdapat O2 bebas atau tidak ada O2) dapat mampu memfermentasikan karbohidrat. Actinomycetes mempunyai 3 fungsi: 1.Mendekomposisi bahan organik 2. Menghasilkan antibiotik yang dapat menghambat bahkan mematikan mikroba lainnya, khususnya yang patogen 3. Mengikat struktur tanah liat sehingga dapat memperbaiki sifat fisik tanah 4. Dapat menghilangkan bau, dengan zat-zat metabolik yang dikeluarkannya Actinomycetes, yang strukturnya merupakan bentuk antara dari jamur dan bakteri, menghasilkan zat-zat anti mikroba dan asam amino yang dikeluarkan oleh bakteri fotosintetik dan bahan organik. Actinomycetes dapat hidup bersama dengan bakteri fotosintetik (Prihandarini, 2000) Aktivitas enzim selama proses dekomposisi Mikroorganisme di dalam tumpukan bahan organik tidak dapat langsung memetabolisme partikel bahan organik tidak larut. Mikroorganisme memproduksi dua sistem enzim ekstraselular; sistem hidrolitik, yang menghasilkan hidrolase dan berfungsi untuk degradasi selulosa dan hemiselulosa; dan sistem oksidatif, yang bersifat ligninolitik dan berfungsi mendepolimerasi lignin. Mikroorganisme memproduksi enzim ekstraseluler untuk depolimerisasi senyawa berukuran besar menjadi kecil dan larut dalam air (subtrat bagi mikroba). Pada saat itu mikroba mentransfer substrat tersebut ke dalam sel melalui membran sitoplasma untuk menyelesaikan proses dekomposisi bahan organik. Aktivitas enzim selulase menurunkan jumlah selulosa sekitar 25% selama sekitar tiga minggu. Aktivitas lipase, protease, dan amilase meningkat dan menurun selama tahapan pengomposan. Aktivitas semua enzim tersebut menurun tajam selama tahapan termofilik, yang kemungkinan disebabkan oleh inaktivasi panas. Denaturasi enzim sering dikorelasikan dengan kematian mikroba. Hal ini menunjukkan bahwa adanya mikroba dan aktivitas enzim dalam tumpukan kompos setelah tahapan termofilik disebabkan oleh introduksi ulang, pembalikan, ketahanan hidup mikroba di bagian luar, bagian dingin dari tumpukan kompos. Dari hal tersebut tampak pentingnya proses mikrobial dalam proses pengomposan, dan kecepatannya dapat diatur oleh berbagai faktor yang mempengaruhi keterlibatan mikroba dalam proses. Ketidakcocokan substrat, kelembapan, atau suhu kompos di luar rata-rata, dan problem difusi oksigen ke dalam kompos merupakan faktor pembatas dalam proses pengomposan.

4 Enzim selulase sangat aktif memutuskan turunan selulosa dapat larut (selulosa amorf) seperti CMC menghasilkan selodekstrin (6 C), selobiosa (4 C) dan glukosa (2 C). CMC-ase merupakan salah satu komponen kompleks enzim selulase yang menyerang secara acak bagian dalam struktur selulosa. Aktivitas CMC-ase koloni fungi selulolitik pada media CMC-agar membentuk zona bening di bawah dan sekitar koloni. Koloni fungi yang menunjukkan aktivitas degradasi lignin membentuk zona berwarna merah di bawah dan sekitar koloni karena adanya quinon yang merupakan produk oksidasi guaicol akibat aktivitas lakase atau peroksidase (LiP, MnP) (Thorn et al., 1996). Aktivitas enzim secara kualitatif dinilai dari intensitas warna merah dan semi kuantitatif dinilai dari rasio diameter zona bening atau zona merah terhadap diameter koloni fungi uji dibandingkan fungi reference. DAFTAR PUSTAKA Hadi Utomo, W Dasar-Dasr Fisika Tanah. Jurusan Tanah Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya: Malang Soepardi,Goeswono Sifat dan Ciri Tanah. Bogor: Institut Pertanian Bogor Suwardi,dkk Morfologi dan Klasifikasi Tanah. Bogor:Institut Pertanian Bogor Agroteknologi UMPAR Segitiga Tekstur Tanah. Aisyah, Ayu Tekstur Tanah. Anonim.2012.Air Tanah. September 2012 Dr. Ir. Madjid,Abdul, MS Sifat Fisika Tanah. blogspot.com. 9 September 2012 Hairil Tekstur tanah. tanah.html Siagian, Prasetyo Tekstur Tanah. September 2012

5 Read more: