TINJAUAN PUSTAKA Ekosistem Tanah
Ekosistem tanah merupakan suatu set komponen tanah yang relatif komplek dan satu sama lain saling tergantung. Sebagai suatu ekosistem, tanah terdiri dari komponen abiotik dan biotik. Komponen abiotik terdiri dari kelembaban, suhu/udara tanah, CO2, unsur hara, sinar matahari, bahan organik dan anorganik lainnya yang merupakan medium/substrat untuk berlangsungnya kehidupan. Sementara komponen biotik terbagi atas produsen yang dalam hal ini adalah biota autotrof seperti tumbuhan dan dekomposer/pengurai yang merupakan biota heterotrof seperti mikroba, herbivora dan karnivora. Fungsi ekosistem dapat
meliputi a). Alur energi yang melalui ekosistem dan siklus biogeokimia dan b). Regulasi biologi dan ekologi termasuk regulasi biota oleh lingkungan dan
lingkungan oleh biota (Hanafiah et al., 2009).
Gambar 1. Klasifikasi biota tanah berdasarkan ukuran tubuhnya (Bardgett, 2005)
Struktur jaringan makanan di dalam tanah lebih kurang sama seperti jaring makanan organisme diatas permukaan bumi, yakni terdiri atas produsen, konsumen dan detritivor. Jumlah dan biomassa organisme tanah per volume menurun besarnya dari posisi rantai makanan atas ke bawah. Berbeda dengan jaring-jaring makanan lain, yang lebih sering terjadi predasi dan kemungkinan memiliki kompleksitas yang lebih dari jaring-jaring makanan yang lain. Lebih singkat, semua fauna tanah tergantung oleh produsen primer, contohnya sisa tanaman (Gambar 2).
Megadrili (cacing tanah) Coleoptera
Araneida Molusca
Mikroflora dan mikrofauna Mesofauna Makro dan megafauna
1 2 4 8 16 32 64 128 254 512 1024 2 4 8 16 32 64
100 µm 2 mm 20 mm
Ukuran tubuh
Gambar 2. Struktur jaring-jaring makanan didalam tanah (Bardgett, 2005)
Mesofauna Tanah
Mikroartrophoda adalah hewan tanah yang lebih dikenal dengan istilah mesofauna. Terdapat dua kelompok mesofauna yang kelimpahannya tinggi didalam tanah, yaitu Collembola yang berukuran kecil (maksimal 5 mm), tergolong serangga tanpa sayap dengan enam bagian abdomen dan tipe mulut menggigit, serta satu kelompok lagi adalah Acari (tungau) yang memiliki tubuh seperti kantung dan tubuh terbagi dalam dua alur, yakni anterior dan posterior. Di alam, kelimpahan populasi mesofauna tanah terutama untuk tanah hutan yang tinggi kandungan bahan organiknya dapat mencapai hingga 300.000 individu m-2 (Bardgett, 2005).
Acari atau hewan yang lebih dikenal dengan istilah tungau adalah
prostigmata. Tidak ada perbedaan antara anterior dan posterior pada bagian
tubuhnya. Acari terbagi dalam lima sub-order berdasarkan stigmata mereka atau
oran respirasi, yaitu mesostigmata (gamasida), prosigmata (actinedida), asigmata
(acaridida), cryptostigmata (oribatida) dan parasitic stigmata (ixodida). Secara
keseluruhan mereka tersebar atas 1200 famili dan kemungkinan sampai 500.000
spesies yang mana banyak terdapat di dalam tanah dan serasah. Beberapa dari
golongan ini bersifat sebagai predator dalam tanah (Lavelle and Spain, 2001).
Enchytraeidae (potworm) adalah oligocaetes kecil dan merupakan hewan
tanah yang penting. Mereka memakan substrat seperti serasah tanaman, fungi,
partikel mineral, atau feses dari biota tanah lainnya. Mereka sangat mudah
beradaptasi, terdapat diberbagai tempat baik pada mineral tanah ataupun
sampah/serasah. Jika dibandingkan dengan cacing tanah, potworm memiliki
metabolisme yang lebih tinggi dalam biomassa yang sama. Potworm terdapat
hampir pada semua jenis tanah jika kelembabannya sesuai (Meyer, 1996).
jelas dari perubahan ekosistem dalam situasi suksesional karena spesies mereka
yang besar jumlahnya dan beragam fungsinya. Rekolonisasi dapat terjadi dengan
cepat meskipun spesies yang eudaphic memerlukan waktu rekolonisasi yang lebih
lama daripada spesies yang bersifat epidaphic (Lavelle and Spain, 2001).
Secara umum, arachnida dapat dideskripsikan sebagai arthropoda predator,
sebagian besar terdapat di daeah vegetasi, permukaan tanah, atau pada serasah
tanaman. Areaneida, Opiliones, Chelonethi serta Acari kesemuanya tersebut
tergolong kedalam kelas arachnida dan sebagai tambahannya, terdapat dua grup
lagi yakni scorpions dan solifugae yang mana terdapat di daerah tropis - semi
tropis (Brown, 1978).
Acari, Collembola dan Enchytraeidae merupakan kelompok mesofauna
yang umum yang sering kita jumpai dalam tanah. Namun demikian masih banyak
golongan mesofauna lainnya selain ke tiga golongan besar tersebut diatas,
diantara grup minor tersebut adalah protura dan diplura yang tergolong dalam
serangga apterygota
1. Protura, tidak memiliki sayap, antena dan mata, tinggal di lingkungan
organik yang kaya asam humat. Pemakan sisa tanaman (panphytophages)
dengan kerapatan populasi berkisar 28.000-50.000 individu m-2
2. Diplura, ukurannya kecil dan densitasnya rendah bahkan sangat rendah
berkisar dari nol sampai hanya beberapa ribu individu. Jumlah yang
terbanyak yang pernah dilaporkan adalah berkisar 790 individu m-2 pada
hutan di Tennessee.
3. Pauropoda yang ukurannya kecil (<1 mm), buta dan tidak berpigmen serta
4. Shympyla, beberapa dari golongan ini merupakan hama yang serius,
bersifat eudaphic (hidup secara underground) dan memakan akar yang
masih hidup ataupun yang sudah mati serta beberapa jenis adalah predator
bagi mikroorganisme. Kepadatannya dalam tanah hanya berkisar beberapa
ratus individu per meter bujur sangkar saja.
Keberadaan mesofauna tanah sangat bergantung pada ketersediaan energi
dan sumber makanan untuk melangsungkan hidupnya,seperti bahan organik dan
biomassa hidup yang semuanya berkaitan dengan aliran siklus karbon dalam
tanah. Dengan ketersediaan energi dan hara bagi mesofauna tersebut, maka
perkembangan dan aktivitas mesofauna akan berlangsung baik dan timbal
baliknya akan memberikan dampak positif bagi kesuburan tanah
(Lavelle, 1996 ; Hilwan dan Handayani, 2013)
Sacket et al., (2010 dalam Djuna, 2013) menyatakan bahwa fauna tanah
adalah organisme paling penting yang dapat ditemukan baik di permukaan
maupun di dalam tanah pada ekosistem tanah. Mereka memainkan peranan
penting dalam fungsional ekosistem, terutama sebagai mekaniknya ekosistem
yang berkontribusi terhadap kesuburan tanah pada tanah tropis dan menciptakan
jaring makanan yang kompleks di dalam tanah.
Hasil penelitian Sianturi (2009) menyatakan bahwa jenis dan kepadatan
populasi maupun kepadatan relatif dari mesofauna pada lahan kelapa sawit
perkebunan rakyat lebih tinggi dibandingkan populasi lahan kelapa sawit
yang dikelola oleh perusahaan perkebunan. Diduga bahwa akibat adanya
perbedaan pengelolaan di lingkungan perkebunan sehingga mempengaruhi
populasi biota tanahnya. Biasanya perusahaan perkebunan mengelola lahan lebih
Penelitian mengenai biota tanah akhir-akhir ini difokuskan pada ekosistem
seperti hutan dan padang rumput yang dikelola tidak seintensif daripada lahan
pertanian ataupun perkebunan. Para ahli ekologi telah memberi perhatian khusus
pada funsgsi ekosistem dari mikro dan mesofauna, sedangkan ilmuan di bidang
pertanian lebih memfokuskan peranan mereka dalam fiksasi N, hama dan
penyakit tumbuhan. Pemahaman kita mengenai organisme tanah di lahan
pertanian sudah mulai meningkat, namun banyak penelitian yang dilakukan hanya
untuk menjelaskan bagaimana cara meningkatkan produksi saja. Padahal
mesofauna sendiri menduduki semua tingkatan trofik pada jaring makanan dalam
tanah dan mempengaruhi produksi primer secara langsung melalui memakan akar
(root feeding) dan secara tidak langsung melalui kontribusi mereka dalam
dekomposisi dan mineralisasi unsur hara (Neher and Barbercheck, 1999)
Hasil penelitian Culik dan Filho (2003) mengenai keragaman dan
distribusi Collembola di negara Brazil memperlihatkan bahwa jumlah total spesies
collembola yang berhasil ditemukan adalah mencapai 199 spesies yang terdiri
dari 19 famili dan 80 genera. Dimana spesies terbanyak kelimpahannya
ditemukan pada daerah Amazon dan Rio de Jenairo yang sebagian besar
wilayahnya berupa hutan. Sementara hasil penelitian dari Indriyati dan Wibowo
(2008) menyatakan bahwa kelimpahan jenis Collembola pada lahan sawah semasa
bera mencapai 7 famili. Hal ini dapat menjadi bukti bahwa kelimpahan biota
tanah pada hutan alami lebih tinggi daripada lahan yang digunakan oleh praktik
budidaya.
Lingkungan Perkebunan Kelapa Sawit
ke samping, b). Akar serabut sekunder yang merupakan cabang akar serabut primer yang bercabang ke atas dan ke bawah, c). Akar serabut tersier yang merupakan cabang akar serabut sekunder yang selanjutnya bercabang lagi membentuk bulu-bulu akar (pilus radicalis). Inilah yang aktif menyerap hara makanan dan berfungsi sebagai alat pernafasan serta yang terakhir d). Tudung akar (calyptra) yaitu bagian paling ujung letaknya dari akar, terdiri dari jaringan yang berguna untuk melindungi ujung akar yang masih muda dan lemah (Pahang, 2010)
Hasil penelitian Nazari dan Sota (2012) mengenai sebaran akar kelapa sawit dengan menggunakan deteksi geolistrik resesivitas menunjukkan bahwa
penyebaran akar tersier dan kwartet dominan dalam arah horizontal antara 2,5 – 4,0 m dari piringan batang dengan kedalaman maksimum 0,3 m. Sedangkan
akar sekunder umumnya berada pada kedalaman antara 0,3 – 0,5 m dan sebagian kecil muncul ke permukaan. Sementara akar primer umumnya berada pada kedalaman 0,5 – 1,08 m, dan cenderung arah vertikal ke bawah. Sehingga dari hasil tersebut kita dapat mengetahui keberadaan akar yang aktif dalam penyerapan hara agar memudahkan kita dalam meningkatkan efektivitas pemupukan.
adanya aplikasi pupuk secara rutin pada daerah piringan. Untuk wilayah gawangan, meskipun banyak tumpukan dari pelepah, namun kadar C-Organiknya tidak lebih tinggi dikarenakan sukarnya pelepah tersebut untuk didegradasi oleh biota tanah.
Bahan Organik Tanah
Komponen organik tanah dibedakan atas organisme hidup yang biasa disebut biomassa dan organisme yang mati yang kemudian diklasifikasikan sebagai bahan organik. Bahan organik terbagi atas bahan humik dan bahan nonhumik (Mukhlis et al., 2011).
Bahan organik di dalam tanah mempengaruhi sifat fisik, kimia daan biologi tanah dan merupakan indikator penting bagi kelestarian ekosistem. Sebagian besar tanah mengandung stok bahan organik dalam jumlah besar dan stok bahan organik yang siklusnya aktif dalam jumlah lebih kecil, yang berasal dari input tanaman, mikrobia dan residu hewan. Identifikasi stok bahan organik yang aktif maupun labil secara biologi adalah langkah yang esensial untuk mengetahui siklus nitrogen dan karbon didalam tanah. Perubahan ukuran stok karbon berguna sebagai indikator dari pengelolaan yang berhubungan dengan karbon dan hara (Huang et al., 2011).
bahan organik berfungsi sebagai sumber energi bagi organisme tanah, sumber nutrisi bagi tanaman melalui mineralisasi, menyediakan aliran nutrisi yang lambat, namun berkelanjutan bagi pertumbuhan tanaman, jika dikombinasikan dengan zat senobiotik, mampu mempengaruhi bioavailabilitas dan keefektifan pestisida (Wander, 2004).
Kandungan umum bahan organik dalam tanah dan laju penguraian dari kandungan bahan berbeda. Selulosa pada umumnya terkandung dalam proporsi terbesar dari bahan organik segar. Komponen lignin lebih sulit terdekomposisi, namun setelah terdekomposisi, maka beberapa unsur hara yang awalnya terikat akan dapat dimanfaatkan oleh tanaman. Semua jenis polisakarida terdekomposisi dengan cepat dalam tanah dan karena itu berfungsi sebagai sumber C bagi mikroorganisme. Lebih jelasnya dapat dilihat pada uraian berikut.
Bentuk Rumus Dekomposisi Komposisi
Selulosa (C6H10O5)n Cepat* 15-50%
Hemiselulosa 5-35%
glukosa C6H12O6 Sedang-lambat galaktosa
mannosa
xylosa C5H10O5 Sedang-lambat
Lignin (penyl-propana) Lambat 15-35%
Protein Kasar RCHNH2COOH** Cepat 1-10%
Polysakarida
Kitin (C6H9O4.NHCOCH3)n Cepat
Pati Rantai glukosa Cepat
Pektin Asam galakturonid Cepat Inulin Unit fruktosa
*dekomposisi lebih cepat dengan adanya N
**asam amino glisin (salah satu dari banyak kelompok protein) R
R’
Tabel 1. Komponen bahan organik, laju dekomposisi serta komposisi masing-masing fraksi (Raun et al.,2002)
Hasil studi dari Leroy et al., (2006) menyatakan bahwa penambahan amandemen berupa bahan organik yang berasal dari sayuran, buah-buahan serta sampah kebun yang telah dikomposkan dalam rentang waktu selama tujuh tahun dapat meningkatkan populasi biota, termasuk mikroarthropoda seperti Collembola ataupun golongan tungau. Hal ini dikarenakan peningkatan populasi mikroba dari bahan organik yang ditambahkan sehingga ketersediaan makanan bagi Collembola juga meningkat dan pada akhirnya populasinya turut meningkat. Begitu juga dengan populasi tungau yang bersifat fungivor atau phytophagus, keberadaan juga meningkat setelah diaplikasikan bahan organik berupa kompos dalam rentang waktu tertentu.
Salah satu jenis bahan organik yang banyak terdapat di daerah perkebunan adalah tandan kosong kelapa sawit. Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) adalah limbah pabrik kelapa sawit yang jumlahnya sangat melimpah. Setiap pengolahan 1 ton TBS menghasilkan 230 kg tandan kosong kelapa sawit. Pengolahan dan pemanfaatan TKKS oleh pabrik kelapa sawit masih sangat terbatas. Alternatif lain dengan menimbun (open dumping) untuk dijadikan mulsa di perkebunan kelapa sawit atau diolah menjadi kompos (Hanum, 2009).
Hasil analisa kandungan TKKS yang telah dilakukan oleh Purnamayani pada tahun 2012 menyatakan bahwa TKKS mengandung sejumlah unsur hara dan karbon serta asam-asam organik yang dapat dimanfaatkan oleh biota tanah. Sehingga pengaplikasian TKKS dapat membantu peningkatan aktivitas biologi dalam tanah. Adapun kandungan kimia yang terdapat dalam TKKS yang telah
C/N 365.82, P 0.13%, K 2.73%, Ca 0.31%, Mg 0.14%, asam humat 10.92% dan asam pulvat 1.05%.
Sebagai sumber bahan organik, tandan kosong kelapa sawit (TKKS) merupakan sumber potensial dikarenakan jumlahnya yang besar dalam sekali produksi (bobot TKKS yang dihasilkan setara dengan 20% dari bobot tandan buah segar) (Purnamayani, 2012). Namun TKKS cukup sukar untuk terdegradasi secara alamiah di alam, terutama jika bentuknya masih utuhdan segar. Hal ini disebabkan tingginya kandungan lignin. Untuk memnpercepat proses degradasi dan menurunkan kadar C/N dari TKKS, Mukhlis et al. (2013) menguji potensi lignoselulolitik dari jamur Trichoderma. Hasil penelitian ini menyatakan bahwa penggunaan T. harzianum dan T. koningii mampu menurunkan kadar C/N TKKS sampai nilai 17,60 dalam masa inkubasi selama enam minggu. Hal ini juga diperkuat oleh pernyataan Wang Q et al. (2015), yang mengungkapkan bahwa jamur dari genus Trichoderma memiliki kemampuan untuk mensekresikan enzim selulase.
Enzim Selulase
Pada skala ekosistem, enzim ekstraseluler dipengaruhi oleh kandungan dan komposisi bahan organik. Faktor fisika yang paling penting dan mempengaruhi produksi enzim dan metabolit adalah suhu dalam periode inkubasi karena aktivitas enzim sangat sensitif terhadap suhu (Reddy et al., 2014).
Akumulasi enzim ekstraseluler dalam tanah tergantung sejak mekanisme stabilisasi molekulnya, menjadikan protein dapat didegradasi oleh protease. Enzim dapat dijerap oleh permukaan mineral liat dan diantara lamellae liat. Enzim yang berasosiasi dengan bahan organik akan lebih resisten terhadap degradasi. Asosiasi enzim dengan permukaan padat seperti partikel liat akan dapat merubah afinitas substrat menjadikan rantai protein mengalami koagulasi (Wood, 1995).
