Pertanian padi adalah item tiket besar dalam emisi gas rumah kaca. Sebagai makanan pokok bagi lebih dari setengah populasi dunia, beras hampir selalu ditanam di sawah yang tergenang, menyumbang 11 persen dari semua metana yang berhubungan dengan manusia ke atmosfer. Jumlah ini hampir 40 juta ton metana per tahun.
Sumber metana itu dihasilkan oleh bakteri yang tumbuh subur di sawah, tetapi para ilmuwan telah menemukan bentuk kehidupan listrik aneh yang dapat secara signifikan mengurangi dampak lingkungan saat ini. Bentuk kehidupan ini, yang dikenal sebagai bakteri kabel, pertama kali diidentifikasi di laut dan baru-baru ini ditemukan tumbuh secara alami di ladang di antara akar padi di Asia dan AS. Para ilmuwan selanjutnya mencari tahu kondisi apa yang mendukung bakteri kabel, yang bisa menjadi pengubah permainan untuk mengurangi emisi.
[TERKAIT:Filipina Menjadi Negara Pertama yang Menyetujui 'Beras Emas' GMO]
Bakteri kabel, yang menghantarkan listrik, menghambat produksi metana di dalam tanah. Pada tahun 2020, para peneliti menemukan bahwa bakteri kabel mengurangi emisi metana sebesar 93 persen di tanah laboratorium tempat padi ditanam. Bakteri kabel mengganggu keseimbangan kekuatan dalam komunitas mikroba tanah dan bakteri penghasil metana adalah pecundang yang luar biasa.
Produksi metana tidak efisien untuk bakteri; jika ada alternatif, mereka akan mengambilnya.
“Produksi metana adalah pilihan terakhir dari komunitas mikroba. Ketika [mikroba] tidak dapat melakukan hal lain, mereka membuat metana,” kata ahli mikrobiologi Derek Lovley dari UMass Amherst.
Teman bakteri dengan manfaat
Bakteri kabel panjang dan tipis, tubuhnya hanya selebar satu sel. Ketika dilihat di bawah mikroskop, mereka bersinar seperti rambut hantu yang mengalir dari akar padi. Cara mereka mengontrol metana adalah dengan mengubah kimia tanah. Bakteri kabel meningkatkan sulfat yang bermanfaat di dalam tanah dan menjaga tingkat itu tetap stabil—tidak perlu suplementasi sulfat. Mereka tidak secara langsung merugikan produsen metana, tetapi mereka menciptakan kondisi yang memaksa mereka keluar.
Mikroba sangat kompetitif satu sama lain, dan ketika satu jenis mekar, yang lain sering mati. Jika rumput di halaman Anda sehat, lebih sulit bagi gulma untuk bertahan daripada di tanah kosong – hal yang sama berlaku untuk mikroba. Itu sebabnya beberapa orang mengonsumsi suplemen probiotik untuk menjaga usus mereka tetap sehat. Demikian pula, ketika bakteri kabel tumbuh subur di tanah, mereka memberi makan bakteri yang mengonsumsi sulfat, menutup pesaing yang sebaliknya akan menghasilkan metana.
Sebagai keuntungan sampingan, bakteri kabel ramah terhadap beras karena menghilangkan sulfida dari tanah. Vincent Scholz adalah seorang ahli elektromikrobiologi di Universitas Aarhus di Denmark yang berpartisipasi dalam kedua penelitian yang disebutkan di atas. Sementara sulfat adalah nutrisi tanaman, kata Scholz, sulfida adalah racun tanaman dan menekan hasil biji-bijian. Dan ini adalah jalan dua arah:tanaman padi juga membantu bakteri kabel dengan melewatkan oksigen terlarut ke bakteri kabel melalui struktur akarnya.
Tetapi mengetahui bagaimana bakteri kabel bekerja dengan keajaiban mereka hanyalah bagian dari solusi. Kondisi apa yang membuat kabel padi sawah siap pakai?
Basah atau kering?
Para peneliti sedang menyelidiki kondisi yang mendukung bakteri kabel. Misalnya, apakah bakteri kabel lebih baik jika sawah terus digenangi air—praktik standar di AS—atau saat sawah sesekali dikeringkan dan digenangi air? Berapa banyak oksigen yang mereka butuhkan?
Pertanyaan tentang banjir padi yang terputus-putus telah menjadi pertanyaan selama beberapa tahun, bukan hanya karena bakteri kabel. Pembasahan dan pengeringan alternatif mengurangi emisi metana hingga 90 persen dalam satu studi tahun 2018. Sebuah studi tahun 2020 menemukan bahwa pembasahan dan pengeringan alternatif mengurangi gas rumah kaca bersih, bukan hanya metana, sekitar 22 persen. Jika manfaat ini dapat dikombinasikan dengan populasi bakteri kabel yang sehat, beras akan jauh lebih ramah iklim.
Scholz mengatakan pengelolaan air sangat penting. Bakteri kabel rewel tentang paparan oksigen. Mereka stres jika dibiarkan di udara terbuka tetapi membutuhkan oksigen untuk bertahan hidup. Triknya adalah menemukan media bahagia yang mendukung bakteri kabel dan hasil beras yang kuat. Melihat lebih jauh ke dalam pengelolaan air kemungkinan merupakan jalan berikutnya untuk penelitian pertanian tentang bakteri kabel.
[TERKAIT:Meregangkan Sabuk Padi California]
Sebuah studi baru dari China menunjukkan bahwa bakteri kabel berkembang ketika lebih banyak oksigen tersedia di dalam air. Bakteri kabel dalam air yang kaya oksigen lebih kuat, berkembang biak lebih cepat, dan tumbuh lebih dalam ke dalam tanah. Studi lapangan dapat membangun hasil yang menjanjikan ini untuk menguji penambahan oksigen ke air di sawah. Air dapat dioksigenasi dengan cara berteknologi rendah, sehingga metodenya tidak perlu mahal. Pembasahan dan pengeringan alternatif juga dapat meningkatkan kadar oksigen di tanah.
Setelah para ilmuwan mengetahui kondisi air dan oksigen yang ideal, seharusnya ada sedikit tantangan teknis untuk menggunakan bakteri kabel untuk mengurangi emisi metana dalam pertanian padi. Petani yang sawahnya mengandung bakteri kabel asli dapat menciptakan kondisi yang membantu bakteri menguntungkan ini tumbuh. Petani tanpa bakteri kabel dapat menaburkannya ke dalam tanah selama persiapan lahan.
Scholz, yang telah menumbuhkan bakteri kabel di Jerman dan Denmark, mengatakan bahwa mereka “sangat mudah” untuk tumbuh. Rekannya, Lars Peter Nielsen, yang menemukan bakteri kabel, menambahkan bahwa Anda dapat menumbuhkan "satu kilometer bakteri kabel dalam satu sentimeter kubik, dan itu banyak".
Nielsen memperingatkan agar tidak mendahului penelitian. Masih banyak yang harus dipelajari tentang bakteri kabel. “Dan,” kata Nielsen, “kami masih terkejut.”
