Industri pertanian terus berkembang pesat, tetapi seiring dengan itu, masalah pencemaran tanah juga meningkat. Salah satu masalah utama yang dihadapi adalah pencemaran amonia yang dapat memengaruhi kesuburan tanah dan kesehatan lingkungan. Nitrifikasi, proses penting yang mengubah amonia menjadi nitrit, dikendalikan oleh dua kelompok mikroorganisme: bakteri pengoksidasi amonia (AOB) dan arkea pengoksidasi amonia (AOA). Penelitian menunjukkan bahwa AOA sering kali lebih banyak jumlahnya dibandingkan AOB di ekosistem terestrial, terutama di lahan pertanian. Namun, kontribusi masing-masing mikroorganisme ini dalam proses nitrifikasi dapat bervariasi tergantung pada kondisi lingkungan.
pH tanah adalah salah satu faktor kunci yang mempengaruhi komunitas AOB dan AOA. AOA lebih aktif di lingkungan asam, sedangkan AOB lebih dominan di lingkungan netral dan alkali. Selain pH, tingkat nutrisi tanah juga memainkan peran penting. AOB cenderung dominan pada konsentrasi amonia yang tinggi, sementara AOA lebih berperan pada kondisi nutrisi yang terbatas. Faktor lain seperti pemupukan kimia dan organik, jenis tanah, vegetasi, suhu, dan curah hujan juga memengaruhi komposisi komunitas AOB dan AOA.
Jerami adalah salah satu sumber daya terbarukan terbesar di dunia. Sayangnya, jerami sering kali dibakar setelah panen, menyebabkan hilangnya nutrisi dan polusi lingkungan. Di Tiongkok, konsep pertanian ekologis mendorong pengembalian jerami dan biochar jerami ke ladang sebagai cara untuk memanfaatkan kembali produk sampingan pertanian ini. Jerami dan biochar jerami dapat memengaruhi komunitas mikroba tanah baik secara langsung maupun melalui perubahan sifat fisiko-kimia tanah.
Penelitian sebelumnya menunjukkan hasil yang bervariasi mengenai pengaruh jerami dan biochar pada komunitas mikroba pengoksidasi amonia. Beberapa studi melaporkan bahwa kombinasi pupuk dengan jerami meningkatkan jumlah AOB, sementara studi lain menunjukkan bahwa penambahan jerami tidak mengubah kelimpahan AOB dan AOA secara signifikan. Efek biochar juga tidak konsisten, dengan beberapa penelitian menunjukkan peningkatan jumlah gen AOB dan AOA di beberapa jenis tanah tetapi tidak di jenis tanah lainnya.
Rotasi padi-gandum adalah praktik umum di Tiongkok bagian timur, menciptakan sistem alternatif basah-kering yang mempengaruhi lingkungan tanah oksik/anoksik. Sistem ini memberikan kesempatan unik untuk mempelajari perubahan komunitas mikroba pengoksidasi amonia sepanjang musim tanam. Sebagian besar penelitian sebelumnya hanya mengambil sampel tanah pada satu musim, tetapi pengambilan sampel di kedua musim padi dan gandum dapat memberikan pemahaman yang lebih komprehensif tentang dinamika komunitas mikroba ini.
Dalam sebuah penelitian, sampel tanah diambil sebelum panen musim padi dan gandum dari plot jangka panjang yang diberi jerami dan biochar jerami. Metode piroskuensing throughput tinggi 454 dan PCR kuantitatif waktu nyata (qPCR) digunakan untuk menyelidiki kelimpahan dan komposisi komunitas AOB dan AOA di ekosistem rotasi padi-gandum. Tujuan penelitian adalah untuk:
- Mengidentifikasi perubahan kelimpahan dan komposisi komunitas AOA dan AOB di musim padi dan gandum.
- Menentukan kontribusi relatif AOA dan AOB terhadap nitrifikasi secara musiman.
- Memberikan dukungan ilmiah untuk teknik pemanfaatan jerami yang efisien guna melestarikan keanekaragaman komunitas AOB dan AOA.
Penggunaan jerami dan biochar jerami dalam sistem pertanian tidak hanya menawarkan solusi untuk masalah pencemaran amonia tetapi juga membuka jalan bagi praktik pertanian yang lebih berkelanjutan. Dengan memahami lebih baik bagaimana komunitas mikroba pengoksidasi amonia berinteraksi dengan berbagai input organik, kita dapat mengembangkan strategi yang lebih efektif untuk meningkatkan kesehatan tanah dan produktivitas pertanian. Inovasi ini tidak hanya bermanfaat bagi lingkungan, tetapi juga bagi kesejahteraan masyarakat secara keseluruhan.