browser icon
You are using an insecure version of your web browser. Please update your browser!
Using an outdated browser makes your computer unsafe. For a safer, faster, more enjoyable user experience, please update your browser today or try a newer browser.

TUGAS MANAJEMEN KESUBURAN TANAH

Posted by on October 21, 2014

SOAL

  1. CARI DEFINISI TENTANG AMONIFIKASI, NITRIFIKASI DAN AMINISASI
  2. CARI TAHU TENTANG SIKLUS NITROGEN

JAWAB

  1. 1.       A. Proses Amonifikasi

Sebagian besar keberadaan N2 di dalam tanah dalam bentuk molekul anorganik. Organisme yang sudah mati diuraikan melalui proses hidrolisis yang menyebabkan protein terurai menjadi asam amino. Proses ini disebut deaminasi. Proses selanjutnya, asam amino yang sudah terbentuk dikonversi menjadi ammonia (NH3) dan proses ini disebut amonifikasi. Amonifikasi dibantu oleh beberapa mikroorganisme seperti bakteri dan jamur.

Amonia merupakan senyawa dalam bentuk gas, pada tanah yang kering mudah menguap, sebaliknya pada tanah yang lembab/basah ammonia terlarut dalam air dan membentuk ion ammonium (NH4+ ). Selanjutnya ion amonium dapat digunakan oleh bakteri dan tumbuhan untuk sintesa asam amino.Walaupun demikian, pemanfaatan nitrogen oleh kebanyakan tumbuhan umumnya dalam bentuk NO3karena NH4+ akan dioksidasi menjadi NO3 oleh bakteri nitrifikasi. Disamping itu ammonium/ammonia ini bersifat racun bagi tumbuhan dan dapat menghambat pembentukan ATP di kloroplas dan mitokondria.

Berbagai tanaman, binatang, dan mikroba dapat melakukan proses amonifikasi. Amonifikasi adalah proses yang mengubah N-organik menjadi N-ammonia. Bentuk senyawa N dalam jasad hidup dan sisa-sisa organik sebagian besar terdapat dalam bentuk amino penyusun protein. Senyawa N organik yang lain adalah khitin, peptidoglikan, asam nukleat, selain itu juga terdapat senyawa N-organik yang banyak dibuat dan digunakan sebagai pupuk yaitu urea.

Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada prinsipnya merupakan reaksi peruraian protein oleh mikroba. Secara umum proses perombakan protein dimulai dari peran ensim protease yang dihasilkan mikroba sehingga dihasilkan asam amino. Selanjutnya tergantung macam asam aminonya dan jenis mikroba yang berperan maka asam-asam amino akan dapat terdeaminasi melalui berbagai reaksi dengan hasil akhirnya nitrogen dibebaskan sebagai ammonia. Reaksi umumnya adalah sebagai berikut:

                  protease                          deaminasi

PROTEIN —————–  ASAM AMINO —————— NH3

Urea yang mengalami proses amonifikasi akan terhidrolisis oleh adanya ensim urease yang dihasilkan oleh mikroba tanah. Urea yang dimasukkan ke dalam tanah akan mengalami proses amonifikasi sebagai berikut:

                              urease

CO(NH2)2 + H2O ———————- 2 NH3 + CO2

Dalam keadaan asam dan netral amonia berada sebagai ion amonium. Sebagian amonia hasil amonifikasi dibebaskan sebagai gas NH3 ke atmosfer, sehingga lepas dari sistem tanah. Amonia dan bentuk nitrogen lain di eko-atmosfer dapat mengalami perubahan kimia dan fotokimia, sehingga dapat kembali ke litosfer dan hidrosfer bersama-sama air hujan. Ion amonium dapat diasimilasi tanaman dan mikroba, selanjutnya diubah menjadi asam amino atau senyawa N lain. Di dalam sel, ammonia direaksikan oleh glutamat atau glutamin sintase atau mengalami proses aminasi langsung dengan asam-ketokarboksilat sehingga berubah menjadi asam amino.

  1. B.     Proses Nitrifikasi

Nitrifikasi merupakan proses oksidasi ion amonium menjadi nitrat (NO3-). Proses ini dilakukan oleh bakteri autotrof yang termasuk ke dalam genus Nitrosomonas dan Nitrobacter. Nitrosomonas akan mengoksidasi ion ammonium menjadi nitrit (NO2-) dan selanjutnya Nitrobacter akan mengoksidasi nitrit (NO2-) menjadi nitrat (NO3-). Tumbuhan cenderung menggunakan nitrat (NO3-) sebagai sumber nitrogen untuk sintesa protein karena nitrat memiliki mobilitas yang lebih tinggi di dalam tanah dan lebih mudah terikat dengan akar tanaman daripada amonium. Meski sebenarnya ion amonium lebih efisien sebagai sumber nitrogen karena memerlukan lebih sedikit energi untuk sintesa protein, tetapi karena bermuatan positif maka lebih sulit dimanfaatkan karena sudah lebih dulu terikat oleh tanah lempung yang bermuatan negatif. Nitrifikasi adalah suatu proses oksidasi enzimatik yakni perubahan senyawa ammonium menjadi senyawa nitrat yang dilakukan oleh bakteri-bakteri tertentu. Proses ini berlangsug dalam dua tahap dan masing-masing dilakukan oleh grup bakteri yang berbeda. Tahap pertama adalah proses oksidasi ammonium menjadi nitrit yang dilaksanakan oleh bakteri Nitrosomonas dan tahap kedua adalah proses oksidasi enzimatik nitrit menjadi nitrat yang dilaksanakan oleh bakteri Nitrobakter (Damanik, dkk, 2011).

Ion ammonium dalam tanah dapat dioksidasi secara enzimatik oleh bakteri tanah, nitrit pertama menguntungkan dan nitrit selanjutnya. Bakteri itu dikelaskan sebagai autotrof karena mereka mendapatkan energinya dari oksidasi ammonium ion menjadi bahan organik. Proses ini dapat berakhir dengan nitrifikasi yang memiliki dua tahap utama. Tahap pertama menghasilkan perubahan ammonium menjadi nitrat oleh sekelompok spesifik tertentu dari autotrof bakteri (Nitrosomonas). Nitrit lalu dibentuk dan kemudain secara spontan dilanjutkan oleh grup kedua, Nitrobacter. Hasilnya, ketika NH4+ dilarutkan dalam tanah, biasanya dikonversikan secara cepat dalam NO3-. Oksidasi enzimatik melarutkan energy dan dapat ditunjukkan sangat sederhana dengan:
Step I NH4+ + 1 ½ O2 NO2- + 2 H+ + H2O + 275 kj energi
Step    II  NO2- + 1/2 O2 NO3- + 76 kj energy  
(Brady and Weil, 2008).
Bakteri nitrifikasi sangat sensitive terhadap lingkungan mereka, lebih dari heterotrof pada umumnya. Akibatnya kondisi tanah mempengaruhi vigor dari nitrifikasi yang membutuhkan perhatian tertentu. Diantaranya adalah (a) aerasi, sejak nitrifikasi dip roses oksidasi pada tiap prosedur, itu meningkatkan aerasi pada tanah per point, memperbesar jumlah ini (b) temperature, umumya untuk proses ini dibutuhkan antara 800 – 900 F. Pada 1250 F, nitrifikasi akan langsung berhenti (c) kelembaban, rataan hasil nitrifikasi dalam tanah dengan menandakan adanya kapasitas air, proses mulai melambat pada kondisi kelembaban yang sangat tinggi dan sangat rendah (d) kejenuhan basa. Nitrifikasi membutuhkan keadaan kejenuhan basa yang tinggi (e) pupuk (f) kadar C/N (Brady, 1974).
Besarnya jumlah pengaruh kimia dalam perubahan bentuk reduksi nitrogen dalam pupuk untuk bentuk oksidasi oleh mikroorganisme atau pembatas sikap dari enzim tanah. Objek dari produk diatur nitrifikasi dan menjaga nitrogen dalam bentuk ammonium. Dalam bentuk ini, nitrogen tidak tercuci segera atau diubah ke dalam bentuk gas yang lepas dari tanah. Hasil percobaan di lapangan dalam efisiensi nitrogen, dipengaruhi oleh inhibitor nitrifikasi yang menunjukkan hasil yang kecil dalam peningkatan dari satu dalam enam test. Beberapa insektisida juga menghambat nitrifikasi dalam lapangan (Jones, 1982).
Nitrifikasi adalah proses dimana ammonium (NH4+) yang dioksidasi ke nitrat (NO2-) dan kemudian menjadi nitrat (NO3-). Rataan nitrifikasi juga di pengaruhi oleh kelembaban tanah dan cenderung menjadi sangat lambat pada tanah kering, dimana air encer membatasi difusi dari NH4+ ke nitrifiers. Secara spontan nitrifikasi adalah proses keasaman dalam oksidasi dari NH4+ ke NO3- menghasilkan ion H+. Sedangkan ini juga sensitif untuk mengubah pH tanah tersebut, dalam tanah pertanian, nitrifikasi tak berarti dibawah pH 4,5. Tetapi rataan nitrifikasi cenderung menjadi lemah pada temperatur tanah hutan asam (Bardgett, 2008).
Dalam keadaan menguntungkan berlangsungnya kedua reaksi tersebut, transformasi dari amonium menjadi benuk nitrit berlangsung sangat cepat menyusul reaksi pertama, sehingga tidak sempat terjadi penimbunan nitrit. Hal ini sangat menguntungkan karena bentuk nitrit bersifat racun bagi tanaman, akibatnya bentuk nitrat cenderung diakumulasikan di dalam tanah. Sebagai catatan bahwa bentuk ion nitrit ini tidak umum terdapat di dalam tanah dalam jumlah yang banyak (Damanik, dkk, 2011).

  1. C.    Proses Aminisasi

Aminisasi merupakan proses perubahan protein dan senyawa serupa yang merupakan sebagian besar nitrogen dari tanah menjadi senyawa amino. Prosesnya dapat digambarkan sebagai berikut:

Protein → R–NH2 + CO2 + Energi

Proses aminisasi adalah : proses perubahan protein menjadi senyawa amino. Proses aminisasi dilakukan oleh mikroorganisme heterotrop, yang mempunyai banyak jenis. Setiap jenis bertanggung jawab hanya pada satu atau beberapa tahap reaksi dari sejumlah reaksi dekomposisi. Protein dan senyawa yang serupa, melalui pencernaan enzimatik yang dilakukan oleh mikroorganisme tadi akan hancur dan menjadi senyawa-senyawa amino seperti: protesa, pepton dan akhirnya amino.

 

Transformasi demikian dapat ditampilkan sebagai berikut:

 Protein    dan         +    Pencernaan ——->  Senyawa   +  CO2  +  E +  hasil lainnya

                senyawa serupa             enzimatik                         amino  komplek

Berbagai organisme tanah memerlukan energi (E) dari pencernaan demikian, dan juga menggunakan sebagian nitrogen. Bersamaan dengan dibebaskan CO2  maka   senyawa amino dansenyawa  lainnya terbentuk.

 

  1. 2.      DAUR NITROGEN

 

Nitrogen suatu gas inert yang sangat sulit diikat langsung oleh mahkluk hidup tingkat tinggi , di udara Nitrogen sepertinya tak terbatas jumlahnya karena jumlahnya 78 % paling besar diatara gas gas lainnya seperti oksigen, sulfur, carbon dan lainnya .Jumlahnya nitrogen yang 78 % itu dalam bentuk unsur bukan dalam senyawa.padahal mahkluk hidup memerlukan niterogen dalam suatu persenyawaan misalnya nitrat, asam amino, protein dan sangat penting untuk pertumbuhan. Jadi Nitrogen udara itu harus di proses sehingga bisa membentuk senyawa yang penting untuk dapat memenuhi kebutuhan mahkluk hidup.

  1. 3.      SIKLUS NITROGEN

Nitrogen dalam bentuk senyawa terdapat pada Nitrat , Protein , Asam amino , Lipoprotein dll yang semua itu penting dala metabolism. Dengan melihat kepentingannya itu , berarti tidak ada satupun mahkluk hidup yang tubuhnya tanpa kandungan unsur Nitrogen ini Terbukti selalu mahkluk hidup setelah di lakukan analisa Abu oleh Sachs , selalu ditemukan Nitrogen dalam skala besar ( sebagai unsur Makro) Nitrogen berfungsi sebagai pembentuk asam amino (NH2) merupakan persenyawaan pembentuk molekul protein. (yang tersusun atas unsur CHON yang membedakan dengan lemak dan karbohidrat kan hanya Nitrogennya) Selanjutnya protein sebagai faktor penting dalam pertumbuhan dll .

Ketika petir terbentuk diatmosfer menyebabkan nitrogen bersenyawa jadi nitrat. Nitrat itu disentuhkan ke bumi , sehingga semakin daerah itu banyak petir tentu banyak nitrat terbentuk disana Nitrat yang terbentuk di atmosfer tentu akan terbawa hujan sehingga terjadi perpindahan nitrat dari udara ke daratan yang menjadikan nitrogen dalam bentuk nitrat itu menjadi berguna Tumbuhan menyerap nitrat dari tanah untuk dijadikan protein lalu tumbuhan dimakan oleh kosumer senyawa nitrogen pindah ke tubuh hewan dan manusia Urin dan faeces sebagai Ekresta , bangkai hewan, dan tumbuhan mati , sisa kehidupan (ranting , daun tua) yang disebut Egesta akan diuraikan oleh pengurai jadi ammonium dan ammoniak. Amoniak hasil pembusukan itu oleh bakteri Nitrifikans akan dirombak jadi Nitrat melalui Nitrifikasi OK.

Nitrifikasi diperlukan bakteri ( NS,NC dan NB) Bakteri Nitrosomonas dan Nitrococcus Nitrobacter mengubah amoniak jadi nitrat yang berjalan secara aerob ( butuh aerasi ditanah oleh karenanya tanah harus digemburkan agar terbentuk banyak nitrat) proses berjalan dua kali yaitu nitritasi membentuk nitrit dan nitratasimembentuk nitrat

Nitrifikasi : nitritasi dan nitratasi

Amoniak NH3 dirubah menjadi nitrit HNO2 oleh NS dan NC disebut nitritasi lalu Nitrit diubah lagi Nitrat HNO3 oleh bakteri NB (Nitrobacter) Nitratasi

Kemudian nitrat diserap oleh tumbuhan. karena Nitrogen ditanah hanya bisa diserap dalam bentuk nitrat (Amoniak , Nitrit tidak bisa diserap )

Selain melalui petir juga melalui Fikasasi , Fikasasi itu berbeda dengan Nitrifikasi

Fikasasi itu pengikatan langsung Nitrogen di udara oleh mikroorganisme Fiksasi ( Rhizobium, Azotobacter , Clostridium pasteurianum , Nostoc , Anabaena )

Rhizobium bersimbiosis dengan kacang kacangan membentuk bintil akar yang sebenarnya bintil itu karena infeksi bakteri Rhizobium leguminosorum , yang berguna bagi kacang karena punya kemampuan membFIKSASI Nitrogen dari udara untuk dipersembahkan ke kacang dalam pertumbuhannya , sehingga petani nggak perlu lagi memberi pupuk (Urea atau NPK) karena ada free download nitrogendari udara hehe

Anabaena bersimbiosis dengan Paku air Azolla dan Pakis haji Cycas rumpii. azotobacter, Clostridium dan Nostoc soliter hidupnya Nitrogen juga bisa dari Air hujan , hujan asam ( Acid rain) , dari pupuk buatan Urea yang dilepaskan ke tanah

 

Nitrogen Tanah

Nitrogen adalah unsur hara yang paling dinamis di alam.

Keberadaannya di tanah sangat dipengaruhi oleh keseimbangan antara input dan outputnya dalam sistem tanah.Di alam, Nitrogen terdapat dalam bentuk senyawa organik seperti urea, protein, dan asam nukleat atau sebagai senyawa anorganik seperti ammonia, nitrit, dan nitra.Daur nitrogen adalah transfer nitrogen dari atmosfir ke dalam tanah.Selain air hujan yang membawa sejumlah nitrogen, penambahan nitrogen ke dalam tanah terjadi melalui proses fiksasi nitrogen. Fiksasi nitrogen secara biologis dapat dilakukan oleh bakteri Rhizobium yang bersimbiosis dengan polong-polongan, bakteri Azotobacter dan Clostridium.

Selain itu ganggang hijau biru dalam air juga memiliki kemampuan memfiksasi nitrogen. Nitrat yang di hasilkan oleh fiksasi biologis digunakan oleh produsen (tumbuhan) diubah menjadi molekul protein. Selanjutnya jika tumbuhan atau hewan yang mengandung protein itu mati, mikroorganisme pengurai akan merombak protein itu menjadi menjadi gas amoniak (NH3) dan garam ammonium yang larut dalam air (NH4+) ( Demineralisasi )Proses ini disebut dengan amonifikasi. kemudian diteruskan ke proses Nitrifikasi oleh bakteri Nitrifikasn

Bakteri Nitrosomonas mengubah amoniak dan senyawa ammonium menjadi nitrat oleh Nitrobacter. Apabila oksigen dalam tanah terbatas, nitrat dengan cepat ditransformasikan menjadi gas nitrogen atau oksida nitrogen oleh proses yang disebut denitrifikasi.

 

 

 

 

 

 

 

Keseimbangan Nitrogen ini digambarkan pada Gambar

 

Jika kita kaitkan dengan kondisi musim penghujan , maka sebenarnya masih tersedia cukup Nitrogen bagi perkembangan tanaman karena Nitrogen yang telah terlepas atau mengalami volatilisasi (hilang di udara bebas) kembali terikat oleh adanya petir / kilat dan akan kembali ke tanah melalui pertolongan air hujan yang turun. Meskipun Nitrogen seringkali mengalami perubahan bentuk, tetapi sangatlah mudah bagi tanaman untuk menyerap unsur ini akibat adanya keseimbangan siklus Nitrogen tadi. Tanaman menyerap unsur Nitrogen dalam bentuk Ammonium (NH4+) dan Nitrat (NO3-). Keberadaan NH4+ ini sangat relatif bagi tanaman karena mudah mengalami perubahan bentuk menjadi Nitrat Nitrogen (NO3-) akibat proses nitrifikasi

Alternatif pemecahan masalah hilangnya unsur hara akibat pencucian ini adalah dengan memberikan pupuk yang berimbang

namun ada juga yang tanpa diberikan unsur hara makro maupun mikro lewat pupuk melalui slow release (penguraiannya dalam tanah lambat) tetap tersedia nutrisi tanaman tetap terjaga. Selain itu juga perlu diperhatikan keseimbangan siklus unsur hara di alam agar tetap terjaga kestabilannya sehingga mampu meningkatkan produksi tanaman.

Jadi sebelum dipahami gambar Daur nitrogen itu perlu pemahaman Dari mana saja Nitrogen ditanah ? OK

lewat hujan yang membawa material N dari udara *(NOx , HNO3 karena petir)

lewat sentuhan petir dari udara ( meskipun banyak orang yang mati kesamber petir tetapi daerahnya subur)

dari demineralisasi / penguraian oleh dekomposer bahan mati yang mengandung protein (CHON) dari Proses pengendapan akibat suatu tempat terkena erosi / pencucian pemberian pupuk buatan atau alami proses Fiksasi oleh organisme mikro yang handal punya kemampuan mengikat gas Inert N22 udara yang tidak dipunyai oleh organisme tumbuhan tingkat tinggi Nitrifikasi oleh bakteri nitrifikans yang luar biasa ( kalau Denitrifikasi justru mengembalikaan Nitrogen ke udara )

 

Oksidasi senyawa nitrit menjadi nitrat oleh bakteri nitrat. Prosesnya dinamakan nitratasi.

 

 

DAFTAR PUSTAKA
Bardgett, R.D. 2008. The Biology of Soil : A community and Ecosystem Approach. Oxford University Press. London

Brady, N.C. 1984. The Nature and Properties of Soils. Mac Millan Publishing Company. New York.

Brady, N. C. 1974. The Nature and Properties of Soils. 8th Edition. Mac Millan Publishing CO.Inc. New York.

Brady, N. C and R.R. Weil .2008. The Nature and Properties of Soils. 40th Edition. Pearson Hall. New Jersey.

Damanik, M.M.B ; B.E. Hasibuan ; Fauzi ; Sarifuddin ; H. Hanum. 2011. Kesuburan Tanah dan Pemupukan. USU Press. Medan.

Foth, H.D. 1994. Dasar-dasar Ilmu Tanah. 6th Edition. Penerjemah : Soenartono Adisoemartono. Penerbit Erlangga. Jakarta.

Jones, U.S. 1982. Fertilizers and Soil Fertility. Reston Publishing Company. Prentice-Hall Company. Virginia.

Suryadientina. 2009. Denitrifikasi. Diakses dari http://biogen.litbang.deptan.go.id. Pada tanggal 26 April 2011.

White, R.E. 1987. Introduction to The Principles and Practices of Soil Science. Blackwell Scientific Publications. Melbourne.

Williams, C.N ; J.O U 20 ; W.T.H. Peregrine. 1993. Produksi Sayuran di Daerah Tropika. Penerjemah : S. Ronoprawiro. UGM Press. Yogyakarta