Seperti Ini Siklus Nitrogen pada Tanah


Pertanianku — Nitrogen atau N merupakan unsur yang paling berlimpah di atmosfer yakni sekitar 78%. Namun demikian, penggunaan nitrogen pada bidang biologis sangat terbatas. Sebagai calon atau bahkan petani, apakah Anda mengetahu bagaimana siklus nitrogen pada tanah?

nitrogen pada tanah
Foto: Pixabay

Nitrogen biasanya dibutuhkan oleh tanaman dalam jumlah yang besar, dan pada umumnya akan menjadi faktor pembatas pada tanah-tanah yang tidak dipupuk. Bentuknya berupa asam amino, yaitu amida dan amin yang memiliki fungsi sebagai kerangka atau building blocks dan senyawa antara atau intermediary compounds yang berupa protein, klorofil dan asam nukleat. Protein atau enzim akan mengatur reaksi biokimia.

Nitrogen tersebar dalam berbagai bentuk dalam lingkungan, misalnya nitrogen organik dan amonium, nitrogen oksida dan nitrat, oksida nitrat dan nitrit ataupun gas nitrogen anorganik. Nitrogen yang dalam bentuk organik dapat hadir sebagai sel hidup ataupun organisme hidup/humus/dalam bentuk produk antara dalam dekomposisi bahan organik.

Proses siklus nitrogen nantinya akan mengubah nitrogen dari satu bentuk ke yang lain. Perlu diketahui bahwa sebagian besar proses transformasi dilakukan oleh mikroorganisme. Siklus nitrogen memiliki 5 langkah sebagai berikut.

Fiksasi

Proses fiksasi nitrogen merupakan proses konversi nitrogen atmosfer menjadi amonia. Proses ini dilakukan oleh bakteri yang ada dalam akar tanaman polongan. Proses ini adalah konversi gas nitrogen menjadi amonia melalui tahapan fiksasi biologis. Beberapa kelompok bakteri kecil seperti rhizobium dan penggunaan enzim nitrogenase cyanobacteria dilibatkan untuk mengonversi gas nitrogen tersebut menjadi amonia.

Nitrifikasi

Nitrifikasi adalah oksidasi biologis amonia dengan oksigen ke amonium lalu menjadi nitrit yang diikuti oleh oksidasi nitrit menjadi nitrat ini. Degradasi amonia yang kemudian menjadi nitrit dikenal sebagai nitrifikasi.

Hal ini merupakan langkah yang penting dalam siklus hara tanah. Proses ini dilakukan oleh spesies bakteri autotrof dengan beberapa jenis bakteri amonia pengoksidasi, yaitu ß-Proteobacteria dan gammaproteobacteria serta bakteri amonia oksidasi dari genera nitrosomonas dan juga nitrosococcus.

Baca Juga:  Cara Bertanam Hidroponik dengan Hidrogel

Asimilasi

Asimilasi nitrogen merupakan pembentukan senyawa nitrogen organik, misalnya asam amino dari senyawa nitrogen anorganik yang hadir di lingkungan. Setelah proses nitrifikasi dilakukan oleh bakteri, tanaman akan menyerap nitrogen dalam bentuk nitrat.

Kemudian gradien proton transporter nitrat akan menyerap nitrat ke tumbuhan dan selanjutnya nitrat diangkut dari akar ke tunas melalui xilem. Reduksi nitrogen yang terjadi dilakukan pada tunas dalam dua langkah, yaitu nitrat akan direduksi menjadi nitrit oleh reduktase nitrat dalam sitosol dan nitrit di dalam kloroplas akan direduksi menjadi amonia oleh reduktase nitrit.

Amonifikasi

Amonifikasi merupakan tahap dalam siklus nitrogen di mana sisa-sisa tanaman dan produk-produk limbah akan terurai oleh mikroorganisme untuk selanjutnya akan menghasilkan amonia.

Mikroorganisme dalam tanah akan memakan bahan organik mati yang kemudian menjadi energi dan nantinya akan menghasilkan amonia serta senyawa dasar lainnya yang akan menjadi produk sampingan dari metabolisme yang terjadi. Amonia ini akan dipertahankan di dalam tanah dalam bentuk ion amonium.

Denitrifikasi

Denitrifikasi, yaitu proses reduksi nitrat menjadi gas nitrogen inert yang akan melengkapi siklus nitrogen. Denitrifikasi biasanya dilakukan oleh spesies bakteri seperti Pseudomonas dan juga Clostridium dalam kondisi anaerobik.

Selama proses respirasi terjadi, bakteri akan menggunakan nitrat sebagai akseptor elektronnya. Bakteri yang mampu bertahan dalam kondisi aerobik ini adalah bakteri jenis anaerob fakultatif.