mikro terapan

RINGKASAN

Alasan kesehatan dan kelestarian alam menjadikan pertanian organik sebagai salah satu alternatif pertanian modern. Pertanian organik mengandalkan bahan-bahan alami dan menghindari input bahan sintetik, baik berupa pupuk, herbisida, maupun pestisida sintetik. Namun, petani sering mengeluhkan hasil pertanian organik yang produktivitasnya cenderung rendah dan lebih rentan terhadap serangan hama dan penyakit. Masalah ini sebenarnya bisa diatasi dengan memanfaatkan bioteknologi berbasis mikroba yang diambil dari sumber-sumber kekayaan hayati.

Tanah sangat kaya akan keragaman mikroorganisme, seperti bakteri, aktinomicetes, fungi, protozoa, alga dan virus. Tanah pertanian yang subur mengandung lebih dari 100 juta mikroba per gram tanah. Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroba tersebut. Sebagian besar mikroba tanah memiliki peranan yang menguntungan bagi pertanian, yaitu berperan dalam menghancurkan limbah organik, re-cycling hara tanaman, fiksasi biologis nitrogen, pelarutan fosfat, merangsang pertumbuhan, biokontrol patogen dan membantu penyerapan unsur hara. Bioteknologi berbasis mikroba dikembangkan dengan memanfaatkan peran-peran penting mikroba tersebut.

---

Teknologi Kompos Bioaktif

Salah satu masalah yang sering ditemui ketika menerapkan pertanian organik adalah kandungan bahan organik dan status hara tanah yang rendah. Petani organik mengatasi masalah tersebut dengan memberikan pupuk hijau atau pupuk kandang. Kedua jenis pupuk itu adalah limbah organik yang telah mengalami penghacuran sehingga menjadi tersedia bagi tanaman. Limbah organik seperti sisa-sisa tanaman dan kotoran binatang ternak tidak bisa langsung diberikan ke tanaman. Limbah organik harus dihancurkan/dikomposkan terlebih dahulu oleh mikroba tanah menjadi unsur hara yang dapat diserap oleh tanaman. Proses pengkomposan alami memakan waktu yang sangat lama, berkisar antara enam bulan hingga setahun sampai bahan organik tersebut benar-benar tersedia bagi tanaman.

Proses pengomposan dapat dipercepat dengan menggunakan mikroba penghancur (dekomposer) yang berkemampuan tinggi. Penggunaan mikroba dapat mempersingkat proses dekomposisi dari beberapa bulan menjadi beberapa minggu saja. Di pasaran saat ini banyak tersedia produk-produk biodekomposer untuk mempercepat proses pengomposan, misalnya: SuperDec, OrgaDec, EM4, EM Lestari, Starbio, Degra Simba, Stardec, dan lain-lain.

Kompos bioaktif adalah kompos yang diproduksi dengan bantuan mikroba lignoselulolitik unggul yang tetap bertahan di dalam kompos dan berperan sebagai agensia hayati pengendali penyakit tanaman. SuperDec dan OrgaDec, biodekomposer yang dikembangkan oleh Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia (BPBPI), dikembangkan berdasarkan filosofi tersebut. Mikroba biodekomposer unggul yang digunakan adalah Trichoderma pseudokoningii , Cytopaga sp, dan fungi pelapuk putih. Mikroba tersebut mampu mempercepat proses pengomposan menjadi sekitar 2-3 minggu. Mikroba akan tetap hidup dan aktif di dalam kompos. Ketika kompos tersebut diberikan ke tanah, mikroba akan berperan untuk mengendalikan organisme patogen penyebab penyakit tanaman.

Biofertilizer

Petani organik sangat menghindari pemakaian pupuk kimia. Untuk memenuhi kebutuhan hara tanaman, petani organik mengandalkan kompos sebagai sumber utama nutrisi tanaman. Sayangnya kandungan hara kompos rendah. Kompos matang kandungan haranya kurang lebih : 1.69% N, 0.34% P2O5, dan 2.81% K. Dengan kata lain 100 kg kompos setara dengan 1.69 kg Urea, 0.34 kg SP 36, dan 2.18 kg KCl. Misalnya untuk memupuk padi yang kebutuhan haranya 200 kg Urea/ha, 75 kg SP 36/ha dan 37.5 kg KCl/ha, maka membutuhkan sebanyak 22 ton kompos/ha. Jumlah kompos yang demikian besar ini memerlukan banyak tenaga kerja dan berimplikasi pada naiknya biaya produksi.

Mikroba-mikroba tanah banyak yang berperan di dalam penyediaan maupun penyerapan unsur hara bagi tanaman. Tiga unsur hara penting tanaman, yaitu Nitrogen (N), fosfat (P), dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitas mikroba. Hara N tersedia melimpah di udara. Kurang lebih 74% kandungan udara adalah N. Namun, N udara tidak dapat langsung dimanfaatkan tanaman. N harus ditambat oleh mikroba dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman. Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dan ada pula yang hidup bebas. 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 di dalam penyediaan unsur hara adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K). Tanah pertanian kita umumnya memiliki kandungan P cukup tinggi (jenuh). Namun, hara P ini sedikit/tidak tersedia bagi tanaman, karena terikat pada mineral liat tanah. Di sinilah peranan mikroba pelarut P. Mikroba ini akan 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.

Kelompok mikroba lain yang juga berperan dalam penyerapan unsur P adalah Mikoriza yang bersimbiosis pada akar tanaman. Setidaknya ada dua jenis mikoriza yang sering dipakai untuk biofertilizer, yaitu: ektomikoriza dan endomikoriza. Mikoriza berperan dalam melarutkan P dan membantu penyerapan hara P oleh tanaman. Selain itu tanaman yang bermikoriza umumnya juga lebih tahan terhadap kekeringan. Contoh mikoriza yang sering dimanfaatkan adalah Glomus sp dan Gigaspora sp.

Beberapa mikroba tanah mampu menghasilkan hormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman. Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserap oleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat atau lebih besar. Kelompok mikroba yang mampu menghasilkan hormon tanaman, antara lain: Pseudomonas sp dan Azotobacter sp.

Mikroba-mikroba bermanfaat tersebut diformulasikan dalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagai biofertilizer. Hasil penelitian yang dilakukan oleh BPBPI mendapatkan bahwa biofertilizer setidaknya dapat mensuplai lebih dari setengah kebutuhan hara tanaman. Biofertilizer yang tersedia di pasaran antara lain: Emas, Rhiphosant, Kamizae, OST dan Simbionriza.

Agen Biokontrol

Hama dan penyakit merupakan salah satu kendala serius dalam budidaya pertanian organik. Jenis-jenis tanaman yang terbiasa dilindungi oleh pestisida kimia, umumnya sangat rentan terhadap serangan hama dan penyakit ketika dibudidayakan dengan sistim organik. Alam sebenarnya telah menyediakan mekanisme perlindungan alami. Di alam terdapat mikroba yang dapat mengendalikan organisme patogen tersebut. Organisme patogen akan merugikan tanaman ketika terjadi ketidakseimbangan populasi antara organisme patogen dengan mikroba pengendalinya, di mana jumlah organisme patogen lebih banyak daripada jumlah mikroba pengendalinya. Apabila kita dapat menyeimbangakan populasi kedua jenis organisme ini, maka hama dan penyakit tanaman dapat dihindari.

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.

Aplikasi pada Pertanian Organik

Produk-produk bioteknologi mikroba hampir seluruhnya menggunakan bahan-bahan alami. Produk ini dapat memenuhi kebutuhan petani organik. Kebutuhan bahan organik dan hara tanaman dapat dipenuhi dengan kompos bioaktif dan aktivator pengomposan. Aplikasi biofertilizer pada pertanian organik dapat mensuplai kebutuhan hara tanaman yang selama ini dipenuhi dari pupuk-pupuk kimia. Serangan hama dan penyakit tanaman dapat dikendalikan dengan memanfaatkan biokotrol.

Petani Indonesia yang menerapkan sistem pertanian organik umumnya hanya mengandalkan kompos dan cenderung membiarkan serangan hama dan penyakit tanaman. Dengan tersedianya bioteknologi berbasis mikroba, petani organik tidak perlu kawatir dengan masalah ketersediaan bahan organik, unsur hara, dan serangan hama dan penyakit tanaman. 

gambar 1. endomikoriza yang berperan melarutkan p

gambar 2.

jamur ragi

Saccaromyces cereviciae

Kingdom : fungi

Phylum : ascomycota

Sub filum : saccharomycotina

Class : saccharomycetes

Ordo : saccharomytales

Famili : saccharomycetaceae

Genus : saccharomyces

Spesies : S. cerevisiae

Nama Ilmiah: Saccharomyces cerevisiae

Nama Umum: Brewer's yeast/ Baker's yeast

Habitat: cerevisiae ketika diterjemahkan berarti " jamur gula ". Itulah yang ragi ini menggunakan untuk makanan. Jamur ini ditemukan di alam liar yang tumbuh di kulit buah anggur dan buah-buahan lainnya.

Sarana untuk Klasifikasi: Saccharomyces cerevisiae dalam kerajaan jamur. Alasan klasifikasi ini adalah karena memiliki dinding sel yang terbuat dari kitin, tidak memiliki peptiodglycan di dinding sel, dan lipid ester. Ia juga menggunakan DNA template untuk sintesis protein dan memiliki ribosom yang lebih besar. Hal ini kemudian menjadi pertimbangan bagi ragi karena ragi merupakan organisme uniseluler sehingga tidak dapat membentuk tubuh buah, seperti jamur lain.

Adaptasi: Saccharomyces cerevisiae telah beradaptasi dengan beberapa cara penting. Salah satu faktanya adalah bahwa mereka mampu memecah makanan mereka melalui dua cara yaitu respirasi aerobik dan fermentasi anaerobik. Mereka dapat bertahan hidup di lingkungan yang kekurangan oksigen untuk jangka waktu tertentu. adaptasi lain mereka adalah kemampuan mereka untuk memiliki reproduksi seksual dan aseksual. Beberapa Ascomycota lainnya dapat melakukan kedua proses. Dan beberapa organisme sangat bisa melakukan keempat proses. Hal ini memungkinkan spesies ini hidup dalam lingkungan yang berbeda. (Madigan, 457)

Nutrisi: Saccharomyces cerevisiae mendapatkan energi dari glukosa.

Siklus Hidup: Saccharomyces cerevisiae bereproduksi baik aseksual dan seksual.

Dalam reproduksi aseksual yang haploid ragi dalam bentuk mitosis dan bentuk-bentuk ragi haploid. There is an a and ά strain of these haploids. Terdapat strain a dan ά pada haploid ini. Lalu ini ragi haploid, satu dari masing-masing strain, dapat bergabung bersama-sama dan menjadi satu sel. Then the nuclei of both cell fuses together and this cell is now the zygote. Kemudian inti dari kedua sel bergabung bersama dan sel ini sekarang menjadi zigot. Sel-sel diploid dapat pergi melalui mitosis, yang mereka sebut bertunas, dan empat zigot lebih atau mereka dapat menjadi meiosis dan dari ascus yang akan terpecah menjadi empat ascospores. Haploids ini kemudian dapat mengalami perkecambahan dan menjadi ragi haploid lagi. (Madigan, 457)

(http://www.nasa.gov/centers/ames/news/releases/2004/yeast/yeast_prt.htm)

Pentingnya: Saccharomyces cerevisiae adalah salah satu jamur yang paling penting dalam sejarah dunia. Ragi ini bertanggung jawab untuk produksi etanol dalam minuman beralkohol dan merupakan alasan adonan roti ibumu mengembang dalam panci. Itulah dimana nama bir dan ragi roti itu berasal. Proses yang menghasilkan etanol adalah salah satu cara ragi ini mengkonversi glukosa menjadi energi. Ada dua cara Saccharomyces cerevisiae memecah glukosa. Salah satu cara adalah melalui respirasi aerobik. Proses ini memerlukan keberadaan oksigen. Ketika oksigen tidak ada, ragi kemudian akan melalui fermentasi anaerobik. Hasil bersih ini adalah dua ATP, dan juga menghasilkan dua produk; karbon dioksida dan etanol. Jadi, jika ragi ini tumbuh dalam wadah kekurangan oksigen akan menghasilkan etanol (alkohol). Manusia telah mengisolasi proses ini sejak awal sejarah. Ragi itu membantu dalam mengembangnya roti dengan produk lain yaitu karbon dioksida. Gas yang dihasilkan di dalam adonan menyebabkan mengembang. Kedua proses tersebut menggunakan ragi haploid ini untuk proses ini. Dalam industri mereka mengisolasi satu strain, a atau ά, dari haploid untuk menjaga mereka dari kawin silang. (Madigan, 457) Dalam ragi roti strain mereka adalah memproduksi karbon dioksida lebih lazim kemudian etanol dan sebaliknya untuk pembuatan bir. (Tomvolkfungi.net)  Another importance is that “ live yeast supplementation to early lactating dairy goats significantly increased milk production”. (Tomvolkfungi.net) Pentingnya lain adalah bahwa "suplemen hidup ragi untuk produksi susu kambing secara signifikan meningkatkan produksi susu". (Stella, AV;1)