Proses Siklus Nitrogen Pada Tanah – Nitrogen atau N merupakan unsur yang paling berlimpah di atmosfer yaitu sekitar 78% gas di atmosfer adalah nitrogen.
Namun meskipun demikian, penggunaan nitrogen pada bidang biologis sangat terbatas.
Nitrogen adalah unsur yang tidak reaktif karena sulit bereaksi dengan unsur lainnya, sehingga dalam penggunaan nitrogen pada makhluk hidup akan diperlukan berbagai macam proses, diantaranya yaitu : fiksasi nitrogen, mineralisasi, nitrifikasi, denitrifikasi.
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 merupakan bagian utuh dari struktur klorofil. Ketersediaan nitrogen akan dapat mempengaruhi tingkat proses ekosistem termasuk didalamnya produktivitas primer dan juga dekomposisi.
Beberapa kegiatan antropogenik seperti pembakaran bahan bakar dan penggunaan pupuk nitrogen serta debit pada nitrogen ke dalam air limbah telah berhasil mengubah siklus nitrogen secara global.
Nitrogen merupakan unsur yang penting untuk sekian banyak proses dan juga penting bagi kehidupan di muka bumi. Nitrogen juga merupakan komponen dasar dalam semua asam amino dan protein, basa dari asam nukleat yang terdiri atas nitrogen, seperti DNA dan RNA. Baca Juga : Pengertian Basa Nitrogen
Pada tumbuhan, molekul klorofil akan menggunakan sebagian besar nitrogen dan untuk itu diperlukan proses fotosintesis.
Siklus nitrogen merupakan suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen yang kemudian menjadi berbagai macam bentuk kimiawi lain.
Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non biologis. Siklus nitrogen ini sangat dibutuhkan di dalam ekologi karena ketersediaan nitrogen akan dapat mempengaruhi tingkat proses ekosistem, termasuk didalamnya produksi primer dan juga dekomposisi.
Aktivitas yang dilakukan manusia seperti pembakaran bahan bakar fosil dan penggunaan pupuk nitrogen buatan serta pelepasan nitrogen dalam air limbah telah mengubah siklus nitrogen global.
Proses Siklus Nitrogen
Nitrogen tersebar dalam berbagai bentuk dalam lingkungan, misalnya nitrogen organik dan amonium, nitrogen oksida dan nitrat, oksida nitrat dan nitrit atau pun gas nitrogen anorganik.
Nitrogen yang dalam bentuk organik akan dapat hadir sebagai sel hidup atau pun 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 untuk diketahui bahwa sebagian besar proses transformasi dilakukan oleh mikroorganisme. Siklus nitrogen memiliki 5 langkah:
- Fiksasi nitrogen
- Nitrifikasi
- Asimilasi
- Amonifikasi
- Denitrifikasi
Fiksasi nitrogen
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 mengkonversi 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 dan bakteri amonia oksidasi dari genera nitrosomonas dan juga nitrosococcus.
Asimilasi
Asimilasi nitrogen merupakan pembentukan senyawa nitrogen organik, misalnya asam amino dari senyawa nitrogen an – organik 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 didalam kloroplas akan direduksi menjadi amonia oleh reduktase nitrit.
Amonifikasi
Amonifikasi merupakan tahap dalam siklus nitrogen dimana 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.