Saat ini, mungkin kita sudah akrab dengan kata mikroorganisme. Keseluruhan mikroorganisme baik bakteri, fungi, archaea dan protista serta materi genetiknya dalam suatu ekosistem disebut mikrobioma. Pengertian mikrobioma ini tidak hanya berupa mikroorganisme itu sendiri, tetapi juga pada aktivitas dan hubungan timbal baliknya pada lingkungan maupun antar mikroorganisme. Contoh dari mikrobioma adalah mikrobioma perut, mikrobioma laut, mikrobioma tanaman dan mikrobioma tanah.
Mikrobioma tanah adalah seluruh mikroorganisme, materi genetik dan aktivitasnya pada suatu komunitas tanah. Mikrobioma tanah, khususnya dalam pertanian, memiliki peran besar bagi kesuburan tanaman yang tumbuh di atasnya. Terdapat berbagai jenis mikroorganisme yang bermanfaat bagi tanah, tak terkecuali pada tanah pertanian yang menerapkan sistem pertanian organik.
Menurut SNI 6729:2016, sistem pertanian organik adalah sistem manajemen produksi yang holistik untuk meningkatkan dan mengembangkan kesehatan agroekosistem termasuk keragaman hayati, siklus biologi dan aktivitas biologi tanah. Keragaman hayati pada sistem pertanian organik tidak hanya terdiri dari makhluk hidup yang kasat mata seperti cacing tanah dan serangga, tetapi juga makhluk tak kasat mata yaitu mikroorganisme.
Mikrobioma Tanah dan Manfaatnya bagi Tumbuhan
Mikrobioma tanah memiliki peran penting dalam pemeliharaan nutrisi tanah. Mikrobioma tanah berasosiasi dengan ekosistem tumbuhan melalui interaksi tumbuhan dan mikroorganisme. Di tanah, mikroorganisme banyak terdapat di horizon tanah yang dekat dengan akar yaitu rizosfer. Hal itu disebabkan adanya pelepasan berbagai macam nutrien dari tumbuhan. Tumbuhan menyekresi berbagai macam nutrisi penting bagi mikroorganisme seperti asam amino, glukosa, fruktosa dan sukrosa.
Mikroorganisme rizosfer sendiri bermanfaat bagi tumbuhan karena dapat menghasilkan nutrisi yang dibutuhkan tumbuhan. Mikroorganisme rizosfer dapat memfiksasi nitrogen yang akhirnya dapat diserap tumbuhan dan memproduksi fitohormon yang penting bagi tumbuh kembang tumbuhan. Selain itu mikroorganisme rizosfer juga dapat melarutkan fosfor, potassium dan zink sehingga mudah diserap oleh tumbuhan.
Interaksi antara tanaman dan mikroorganisme tanah (Sumber gambar: https://www.researchgate.net/figure/Main-beneficial-interactions-between-plants-and-soil-microorganisms-Figure-modified-from_fig1_339001589)
Mikroorganisme dapat melindungi tanaman dari organisme patogenik dengan memproduksi berbagai metabolit sekunder seperti ammonia, hidrogen sianida, siderofor dan enzim-enzim hidrolitik. Selain itu, terdapat mikroorganisme tanah bersifat plant growth promoting (PGP), yang merupakan komponen penting bagi pertanian berkelanjutan. Mikroorganisme PGP mendorong pertumbuhan tumbuhan, meningkatkan kesuburan tanah dan meningkatkan hasil panen secara langsung maupun tidak langsung. Mikroorganisme PGP ini biasa digunakan sebagai pupuk hayati sebagai ganti dari pupuk kimia. Contohnya adalah PGPR (plant growth promoting Rhizobacteria).
Mikrobioma Tanah pada Pertanian Organik
Terdapat perbedaan komposisi mikrobioma tanah pada berbagai ekosistem tanah. Perbedaan tersebut dapat terjadi karena perbedaan penggunaan lahan, jenis tanah dan komposisi dari tanah tersebut. Hal tersebut juga terjadi pada tanah pertanian organik.
Berdasarkan penelitian Lupatini dkk. (2017) yang dilakukan pada pertanaman jagung, diketahui bahwa sistem pertanaman yang dilakukan secara organik meningkatkan keragaman mikroorganisme dibandingkan dengan pertanaman yang dilakukan secara konvensional. Selain itu menurut penelitian Liao dkk. (2018), perlakuan pertanian organik dalam jangka panjang meningkatkan jumlah nutrisi seperti nitrogen tersedia, fosfor tersedia dan total zink dalam tanah serta jumlah dan keragaman mikroorganisme tanah.
Keragaman mikroorganisme yang lebih tinggi disebabkan oleh perlakuan pada pertanian organik yang banyak memasukkan bahan organik, tidak adanya input bahan kimiawi dan adanya berbagai spesies tanaman lain yang tumbuh di sekitar tanamn utama baik rumput maupun refugia. Adapun penyebab lebih homogennya jenis mikroorganisme di tanah pertanian konvensional adalah efek jangka panjang dari penggunaan pestisida, fungisida dan herbisida. Agrokimia tersebut mengurangi keragaman mikroorganisme karena potensi dari agrokimia untuk mencegah pertumbuhan maupun mematikan berbagai jenis mikroorganisme.
Manfaat Mikrobioma Tanah dalam Pertanian Organik
Mikrobioma tanah tentunya memiliki peran besar pada pertanian organik. Tidak adanya input pupuk kimiawi yang mengandung unsur makro dan mikro yang langsung tersedia bagi tanaman, membuat peran mikroorganisme tanah penting. Terdapat banyak jenis mikroorganisme tanah yang dapat mengubah unsur hara dalam bentuk yang tidak tersedia bagi tanaman menjadi tersedia bagi tanaman. Misalnya, Rhizobium sp., Clostridium sp. dan Azotobacter sp. dapat memfiksasi nitrogen di udara sehingga menjadi tersedia (dapat diserap oleh tanaman). Bakteri dari genus Pseudomonas dan Bacillus serta fungi seperti Aspergillus dan Penicillium diketahui dapat melarutkan fosfat sehingga dapat diserap tanaman. Pada tanah yang diolah dengan sistem pertanian organik terdapat banyak populasi bakteri copiotrophic yang merupakan kunci dari siklus karbon di tanah. Banyaknya bakteri tersebut membuat kadar bahan organik di tanah menjadi lebih tinggi.
Mikroorganisme tanah pada umumnya memberikan berbagai manfaat bagi kesehatan tanah dan tanaman yang tumbuh di atasnya. Pada pertanian organik, peran dari mikroorganisme amat dibutuhkan bagi tanaman, terlebih pada kesediaan nutrisi di tanah. Pertanian organik sendiri juga membuat mikroorganisme yang ada di tanah semakin beragam karena input bahan organik, tidak adanya bahan kimia yang membatasi pertumbuhan mikroorganisme dan adanya tanaman lain seperti rumput liar yang menjadi inang beberapa mikroorganisme.
Penulis: Zulfa Rosyidhana, S.P. (PMHP Ahli Pertama, DPKP DIY)
Referensi:
Liao, J., Y. Liang dan D. Huang. 2018. Organic farming improves soil microbial abundance and diversity under greenhouse condition: A case study in Shanghai (Eastern China). Sustainability. 10:1-16.
Lupatini, M., G. Korthals, M. de Hollander, T.K.S. Jassens dan E.E. Kuramae. 2017. Soil microbiome is more heterogeneous in organic than in conventional farming system. Frontiers in Microbiology. 7: 1-13.
Sharma, S.B., R.Z. Sayyed, M.H. Trivedi dan T.A. Gobi. 2013. Phosphate solubilizing microbes: sustainable approach for managing phosphorus deficiency in agricultural soils. SpringerPlus. 2:587.
SNI 6729:2016. Sistem Pertanian Organik. Badan Standardisasi Nasional. 2016.
Yadav, A.N. 2021. Soil Microbiomes for Sustainable Agriculture. Springer International Publishing, Switzerland.
