ANALISA BERBAGAI EKOLOGI TANAH

Oleh Ir. Liliek Mulyaningsih, MP

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Secara ekologis tanah tersusun oleh tiga kelompok material, yaitu material hidup (faktor biotik)

berupa biota (jasad-jasad hayati), faktor abiotik berupa bahan organik, faktor abiotik berupa pasir

(sand), debu, (silt), dan liat (clay). Umumnya sekitar 5% penyusun tanah berupa biomass (bioti

dan abioti), berperan sangat penting karena mempengaruhi sifat kimia, fisika dan biologi tanah.

Ekologi tanah mempelajari hubungan antara biota tanah dan lingkungan, serta hubungan antara

lingkungan serta biota tanah. Secara berkesinambungan hubungan ini dapat saling

menguntungkan satu sama lain, dan dapat pula merugikan satu sama lain.

Salah satu mikroba tanah yang umum dijumpai adalah cacing tanah. Cacing tanah mempunyai

arti penting bagi lahan pertanian. Lahan yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi

subur. Cacing tanah juga dapat menigkatkan daya serap air permukaan. Secara singkat dapat

dikatakan cacing tanah berperan memperbaiki dan mempertahankan struktur tanah agar tetap

gembur.

Mikroba tanah lain yang umum dijumpai adalah Arthropoda. Arthropoda merupakan fauna tanah

yang macam dan jumlahnya cukup banyak, yang paling menonjol adalah springtail dan kutu.

Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki, sebagian besar

mempunyai semacam sistem peredaran darah dan jantung.

Aktivitas mikroba tanah ini dapat meningkatkan kesuburan tanah. Aktivitas mikroba tanah dapat

diukur dengan mengukur besar respirasi mikroba di dalam tanah. Respirasi yaitu suatu proses

pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan

menggunakan oksigen. Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untak kegiatan

kehidupan, seperti sintesis (anabolisme), gerak, pertumbuhan.

Pertumbuhan tanaman dapat dilihat diukur besar CO2 yang dilepas oleh akar tanaman. Kadar

CO2 yang dihasilkan menunjukkan tanaman melakukan respirasi yang diukur dari akar.

Tujuan Percobaan

Adapun tujuan dilakukannya percobaan ini adalah untuk mengetahui beberapa hubungan

interaksi ekologi tanah

Kegunaan Percobaan

- Sebagai salah satu syarat untuk mengikuti praktikal tes di Laboratorium Ekologi Tanaman,

Departemen Ilmu Tanah, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara, Medan.

- Sebagai bahan informasi bagi pihak yang membutuhkan.

TINJAUAN PUSTAKA

Hubungan Antara Air, Tanah, Dan Organisme Dalam Perombakan Bahan Organik

Untuk hidupnya, manusia perlu berbagai macam tumbuhan untuk berbagai keperluannya, begitu

pula hewan bahkan mikroorganisme yang memiliki berbagai fungsi di tubuh manusia. Sementara

itu, kebutuhan abiotik pun juga sangat beragam seperti air, mineral, batu, pasir, tanah, udara, dan

sebagainya. Contoh-contoh tersebut baru menunjukkan hubungan secara langsung. Hubungan

secara tidak langsung akan dapat menunjukkan betapa makhluk hidup tidak dapat berdiri sendiri

dan saling terkait. Sebagai contoh, mikroorganisme pendekomposisi sampah. Jika

mikroorganisme tersebut tidak ada, siklus berbagai unsur di alam akan terhambat, dan akhirnya

akan menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem (Anonimous, 2010e).

Ekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur

dan mikroorganisme mengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-

material serta nutrisi-nutrisi yang berguna (Anonimous, 2010f).

Seresah yaitu tumpukan dedaunan kering, rerantingan, dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas

lantai hutan atau kebun. Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah

menjadi humus (bunga tanah), dan akhirnya menjadi tanah. Lapisan serasah juga merupakan

dunia kecil di atas tanah, yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk terutama para

dekomposer. Berbagai jenis kumbang tanah, lipan, kaki seribu, cacing tanah, kapang dan jamur

serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk, sehingga

menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya (Anoniomus,

2009).

Respon Cacing Tanah Terhadap Lingkungan

Cacing tanah dalam berbagai hal mempunyai arti penting, misalnya bagi lahan pertanian. Lahan

yang banyak mengandung cacing tanah akan menjadi subur, sebab kotoran cacing tanah yang

bercampur dengan tanah telah siap untuk diserap akar tumbuh-tumbuhan. Cacing tanah juga

dapat menigkatkan daya serap air permukaan. Lubang-lubang yang dibuat oleh cacing tanah

meningkatkan konsentrasi udara dalam tanah. Disamping itu pada saat musim hujan lubang

tersebut akan melipatgandakan kemampuan tanah menyerap air. Secara singkat dapat dikatakan

cacing tanah berperan memperbaiki dan mempertahankan struktur tanah agar tetap gembur

(Anonimous, 2010a).

Cacing ini hidup didalam liang tanah yang lembab, subur dan suhunya tidak terlalu dingin.

Untuk pertumbuhannya yang baik, cacing ini memerlukan tanah yang sedikit asam sampai netral

atau pH 6-7,2. Kulit cacing tanah memerlukan kelembabancukup tinggi agar dapat berfungsi

normal dan tidak rusak yaitu berkisar 15% - 30%. Suhu yang diperlukan untuk pertumbuhan dan

perkembangbiakan antara 15oC-25oC (Anonimous, 2010b).

Faktor-faktor yang mempengaruhi ekologis cacing tanah meliputi : (a) kemasaman (pH) tanah,

(b) kelengasan tanah, (c) temperatur, (d) aerasi dan CO2, (e) bahan organik, (f) jenis tanah, dan

(g) suplai nutrisi (Hanafiah, dkk, 2007).

Sebanyak 85 % dari berat tubuh cacing tanah berupa air, sehingga sangatlah penting untuk

menjaga media pemeliharaan tetap lembab (kelembaban optimum berkisar antara 15 - 30 %).

Tubuh cacing mempunyai mekanisme untuk menjaga keseimbangan air dengan mempertahankan

kelembaban di permukan tubuh dan mencegah kehilangan air yang berlebihan. Cacing yang

terdehidrasi akan kehilangan sebagian besar berat tubuhnya dan tetap hidup walaupun

kehilangan 70 - 75 % kandungan air tubuh. Kekeringan yang berkepanjangan memaksa cacing

tanah untuk bermigrasi ke lingkungan yang lebih cocok. Kelembaban sangat diperlukan untuk

menjaga agar kulit cacing tanah berfungsi normal. Bila udara terlalu kering, akan merusak

keadaan kulit. Untuk menghindarinya cacing tanah segera masuk kedalam lubang dalam tanah,

berhenti mencari makan dan akhirnya akan mati. Bila kelembaban terlalu tinggi atau terlalu

banyak air, cacing tanah segera lari untuk mencari tempat yang pertukaran udaranya (aerasinya)

baik. Hal ini terjadi karena cacing tanah mengambil oksigen dari udara bebas untuk

pernafasannya melalui kulit. Kelembaban yang baik untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan

cacing tanah adalah antara 15% sampai 30% (Anonimous, 2010a).

Cacing tanah keluar permukaan hanya pada saat-saat tertentu. Pada siang hari, cacing tanah tidak

pernah keluar kepermukaan tanah, kecuali jika saat itu terjadi hujan yang cukup menggenangi

liangnya. Cacing tanah takut keluar pada siang hari karena tidak kuat terpapar panas matahari

terlalu lama. Pemanasan yang terlalu lama menyebabkan banyak cairan tubuhnya yang akan

menguap. Cairan tubuh cacing tanah penting untuk menjaga tekanan osmotik koloidal tubuh dan

bahan membuat lendir. Lendir yang melapisi permukaan tubuh salah satunya berfungsi

memudahkan proses difusi udara melalui permukaan kulit. Cacing tanah akan keluar terutama

pada pagi hari sesudah hujan. Hal ini dilakukan karena sesaat setelah hujan, biasanya liang

mereka terendam air sehingga aerasi dalam liang tidak bagus sehingga mereka keluar dalam

rangka menghindari keadaan kesulitan bernafas dalam liang. cacing tanah juga tidak kuat bila

terendam air terlalu lama sehingga cendrung menghindar dari genangan air yang dalam. Dalam

keadaan normal mereka akan pergi kepermukaan tanah pada malam hari. Pada malam suhu udara

tidak panas dan kelembaban udara tinggi sehingga cacing tanah bisa bebas keluar untuk

beraktivitas. Dalam keadaan terlalu dingin atau sangat kering cacing tanah segera masuk

kedalam liang, beberapa cacing sering terdapat meligkar bersama-sama dengan diatasnya

terdapat lapisan tanah yang bercampur dengan lendir. Lendir dalam hal ini berfungsi sebagai

isolator yang mempertahankan suhu tubuh cacing tanah agar tidak terlalu jauh terpengaruh oleh

suhu lingkungan. Posisi melingkar dalam liang memperkecil kontak kulit dengan udara sehingga

memperkecil pengaruh dari suhu udara luar (Anonimous, 2010c).

Peranan Cacing Pada Perubahan Sifat Fisik Tanah

Aktivitas cacing tanah yang mempengaruhi struktur tanah meliputi : (1) pencernaan tanah,

perombakan bahan organik, pengadukannya dengan tanah, dan produksi kotorannya yang

diletakkan dipermukaan atau di dalam tanah, (2) penggalian tanah dan transportasi tanah bawah

ke atas atau sebaliknya, (3) selama proses (1) dan (2) juga terjadi pembentukan agregat tanah

tahan air, perbaikan status aerase tanah dan daya tahan memegang air (Hanafiah, dkk, 2007).

Cacing penghancur serasah (epigeic) merupakan kelompok cacing yang hidup di lapisan serasah

yang letaknya di atas permukaan tanah, tubuhnya berwarna gelap, tugasnya menghancurkan

seresah sehingga ukurannya menjadi lebih kecil. Cacing penggali tanah (anecic dan endogeic)

merupakan cacing jenis penggali tanah yang hidup aktif dalam tanah, walaupun makanannya

berupa bahan organik di permukaan tanah dan ada pula dari akar-akar yang mati di dalam tanah.

Kelompok cacing ini berperanan penting dalam mencampur serasah yang ada di atas tanah

dengan tanah lapisan bawah, dan meninggalkan liang dalam tanah Kelompok cacing ini

membuang kotorannya dalam tanah, atau di atas permukaan tanah. Kotoran cacing ini lebih kaya

akan karbon (C) dan hara lainnya dari pada tanah sekitarnya (Hairiah, dkk, 1986).

Cacing mampu menggali lubang di sekitar permukaan tanah sampai kedalaman dua meter dan

aktivitasnya meningkatkan kadar oksigen tanah sampai 30 persen, memperbesar pori-pori tanah,

memudahkan pergerakan akar tanaman, serta meningkatkan kemampuan tanah untuk menyerap

dan menyimpan air. Zat-zat organik dan fraksi liat yang dihasilkan cacing bisa memperbaiki

daya ikat antar partikel tanah sehingga menekan terjadinya proses pengikisan/erosi hingga 40

persen (Kartini, 2008).

Arthropoda Pada Berbagai Kondisi Tanah

Arthropoda merupakan fauna tanah yang macam dan jumlahnya cukup banyak, yang paling

menonjol adalah springtail dan kutu. Fauna tanah ini mempunyai kerangka luar yang

dihubungkan dengan kaki, sebagian besar mempunyai semacam sistem peredaran darah dan

jantung (Hanafiah, dkk, 2007).

Arthropoda adalah filum yang paling besar dalam dunia hewan dan mencakup serangga, laba-

laba, udang, lipan dan hewan sejenis lainnya. Arthropoda adalah nama lain hewan berbuku-buku.

Empat dari lima bagian (yang hidup hari ini) dari spesies hewan adalah arthropoda, dengan

jumlah di atas satu juta spesies modern yang ditemukan dan rekor fosil yang mencapai awal

Cambrian. Arthropoda biasa ditemukan di laut, air tawar, darat, dan lingkungan udara, serta

termasuk berbagai bentuk simbiotis dan parasit. Hampir dari 90% dari seluruh jenis hewan yang

diketahui orang adalah Arthropoda. Arthropoda dianggap berkerabat dekat dengan Annelida,

contohnya adalah Peripetus di Afrika Selatan (Anonimous, 2010d).

Keanekaragaman jenis arthropoda tanah secara meruang-mewaktu berhubungan dengan keadaan

faktor lingkungan abiotik pada setiap komunitas tumbuhan yaitu ketebalan serasah, kandungan

bahan organik, pH tanah dan suhu udara (Subahar dan Adianto, 2008).

Mengukur Respirasi Tanah di Laboratorium & di Lapangan

Respirasi mikroorganisme tanah mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah.

Pengukuran respirasi (mikroorganisme) tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan

untuk menentukan tingkat aktifitas mikroorganisme tanah. Pengukuran respirasi telah

mempunyai korelasi yang baik dengan parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas

mikroorganisme tanah seperti bahan organik tanah, transformasi N, hasil antara, pH dan rata-rata

jumlah mikroorganisrne (Iswandi, 1989).

Penetapan respirasi tanah didasarkan pada penetapan :

1. Jumlah CO2 yang dihasilkan, dan

2. Jumlah O2 yang digunakan oleh mikroba tanah.

Pengukuran respirasi ini berkorelasi baik dengan peubah kesuburan tanah yang berkaitar dengan.

aktifitas mikroba seperti:

1. Kandungan bahan organik

2. Transformasi N atau P,

3. Hasil antara,

4. pH, dan

5. Rata-rata jumlah mikroorganisme

(Andre, 2010).

Respirasi tanah merupakan suatu proses yang terjadi karena adanya kehidupan mikrobia yang

melakukan aktifitas hidup dan berkembang biak dalam suatu masa tanah. Mikrobia dalam setiap

aktifitasnya membutuhkan O2 atau mengeluarkan CO2 yang dijadikan dasar untuk pengukuran

respirasi tanah. Laju respirasi maksimum terjadi setelah beberapa hari atau beberapa minggu

populasi maksimum mikrobia dalam tanah, karena banyaknya populasi mikrobia mempengaruhi

keluaran CO2 atau jumlah O2 yang dibutuhkan mikrobia. Oleh karena itu, pengukuran respirasi

tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia daripada jumlah, tipe, atau

perkembangan mikrobia tanah (Ragil, 2009).

Adapun cara penetapan tanah di laboratorium lebih disukai. Prosedur di laboratorium meliputi

penetapan pemakaian O2 atau jumlah CO2 yang dihasilkan dari sejumlah contoh tanah yang

diinkubasi dalam keadaan yang diatur di laboratorium. Dua macam inkubasi di laboratorium

adalah : 1) Inkubasi dalam keadaan yang stabil (steady-stato), 2) Keadaan yang berfluktuasi

Untuk keadaan yang stabil, kadar air, temperatur, kecepatan, aerasi, dan pengaturan ruangan

harus dilakukan dengan sebaik mungkin. Peningkatan respirasi terjadi bila ada pembasahan dan

pengeringan, fluktuasi aerasi tanah selama inkubasi. Oleh karena itu, peningkatan respirasi dapat

disebabkan oleh perubahan lingkungan yang luar biasa. Hal ini bisa tidak mencerminkan

keadaan aktivitas mikroba dalam keadaan lapang, cara steady-stato telah digunakan untuk

mempelajari dekomposisi bahan organik, dalam penelitian potensi aktivitas mikroba dalam tanah

dan dalam perekembangan penelitian.(Iswandi, 1989).

Respirasi Tanah merupakan pencerminan populasi dan aktifitas mikroba tanah. Metode respirasi

tanah masih sering digunakan karena cukup peka, konsisten, sederhana dan tidak memerlukan

alat yang canggih dan mahal. Pengukuran respirasi tanah ditentukan berdasarkan keluaran CO2

atau jumlah O2 yang dibutuhkan oleh mikrobia. Laju respirasi maksimum biasanya terjadi

setelah beberapa hari atau beberapa hari atau beberapa minggu populasi maksimum mikrobia.

Oleh karena itu pengukuran respirasi tanah lebih mencerminkan aktifitas metabolik mikrobia

daripada jumlah, tipe atau perkembangan mikrobia tanah. Respirasi mikroorganisme tanah

mencerminkan tingkat aktivitas mikroorganisme tanah. Pengukuran respirasi (mikroorganisme)

tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktifitas

mikroorganisme tanah. Pengukuran respirasi telah mempunyai korelasi yang baik dengan

parameter lain yang berkaitan dengan aktivitas mikroorganisme tanah seperti bahan organik

tanah, transformasi N, hasil antara, pH dan rata-rata jumlah mikroorganisrne (Iswandi, 1989).

Mengukur CO2 Yang Dilepaskan Berbagai Akar Tanaman

Tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman yang di dalamnya terdapat akar tanaman dan

berbagai macam mikroorganisme. Mikroorganisme dalam tanah biasanya terkonsentrasi pada

daerah sekitar perakaran karena akar mengeluarkan beerbagai sekresi yang disebut dengan

eksudat. Akar tanaman dan mikroorganisme tanah berinteraksi dalam penyerapan unsur hara

yang terjadi di rizosfer. Interaksi yang terjadi setiap panjang akar dan umur tanaman berbeda-

beda sehingga pemberian unsur hara tambahan yang akan diberikan harus dilakukan pada

kondisi yang tepat. Aktivitas mikroorganisme dapat diketahui dengan mengukur respirasi dan

biomassa karbon mikroorganisme (C-mik) tanah (Annisa, 2008).

Respirasi dapat digolongkan menjadi dua jenis berdasarkan ketersediaan O2 di udara, yaitu

respirasi aerob dan respirasi anaerob. Respirasi aerob merupakan proses respirasi yang

membutuhkan O2, sebaliknya respirasi anaerob merupakan proses repirasi yang berlangsung

tanpa membutuhkan O2.

Respirasi banyak memberikan manfaat bagi tumbuhan. Manfaat tersebut terlihat dalam proses

respirasi dimana terjadi proses pemecahan senyawa organik, dari proses pemecahan tersebut

maka dihasilkanlah senyawa-senyawa antara yang penting sebagai pembentuk tubuh meliputi

asam amino untuk protein; nukleotida untuk asam nukleat; dan prazat karbon untuk pigmen

profirin (seperti klorofil dan sitokrom), lemak, sterol, karotenoid, pigmen flavonoid seperti

antosianin, dan senyawa aromatik tertentu lainnya, seperti lignin (Anonimous, 2008).