Siklus Nitrogen

BAB I

PENDAHULUAN

A.         Latar Belakang

         Nitrogen merupakan unsur hara tanaman esensial. Nitrogen terdapat di alam sebagai dinitrogen. Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer yaitu 80% dari udara. Bentuk nitrogen yang dapat di ambil oleh tanaman dari tanah adalah nitrat (NO₃^-) dan amonium (NH₄⁺). Nitrogen bebas dapat difiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang. Kecukupan suplai nitrogen pada tanaman dicirikan dengan kecepatan pertumbuhan tanaman dan warna daun hijau gelap. Ketidakseimbangan nitrogen atau terlalu besar unsur hara ini dibandingkan dengan unsur lain seperti P, K dan S dapat mengakibatkan memanjangnya periode tumbuh dan tertundanya kematangan. Umumnya hara N tanah dalam kondisi kekurangan, hal ini memberikan kontribusi terhadap penurunan hasil.

       Tumbuhan dan hewan tidak bisa hidup tanpa nitrogen. Ini merupakan bagian penting dari banyak sel dan proses seperti asam amino, protein dan bahkan DNA manusia. Hal ini juga diperlukan untuk membuat klorofil pada tanaman, yang digunakan dalam proses fotosintesis untuk membuat makanan dan energi mereka. Siklus yang menghubungkan antara nitrogen dengan tanaman, hewan, bakteri dan tanah disebut dengan siklus nitrogen. Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain. Peranan siklus nitrogen antara lain sebagai nutrisi untuk pertumbuhan tanaman, materi genetik DNA dan RNA terdiri dari nitrogen, klorofil merupakan nitrogen yang sangat penting untuk fotosintesis serta nitrogen diperlukan untuk pertumbuhan tanaman dan reproduksi.

B.                 Rumusan Masalah

            Berdasarkan latar belakang diatas dapat diambil rumusan masalah yaitu:

1.                  Apa yang dimaksud siklus nitrogen dan peranan dari siklus nitrogen?

2.                  Bagaimana tahapan terjadinya siklus nitrogen?

3.                  Apa saja faktor-faktor yang mempengaruhi keberlangsungan siklus nitrogen?

C.                Tujuan dan Manfaat

            Tujuan dari penulisan adalah untuk mengetahui pengertian dan peranan siklus nitrogen serta mengetahui tahapan atau proses terjadinya siklus nitrogen. Sedangkan manfaat yang dapat dipeeroleh antara lain dapat memahami nitrogen dan siklus nitrogen.

           

BAB II

PEMBAHASAN

3.1.      Pengertian Siklus Nitrogen

Siklus nitrogen merupakan siklus organik yang penting dimana nitrogen dari atmosfer diubah menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh tanaman dan hewan, perubahan nitrogen anorganik menjadi nitrogen organik. Sebagian besar atmosfer tersusun dari nitrogen. Nitrogen merupakan elemen yang sangat esensial yang menyusun bermacam-macam senyawa penting baik organik maupun  an-organik. Nitrogen menempati porsi 1 – 2 %  dari berat kering tanaman. Ketersediaan nitrogen di alam berada  dalam beberapa bentuk  persenyawaan, yaitu berupa : N2 (72 % volume  udara), N2O, NO, NO2, NO3 dan NH4+. Di  dalam tanah, lebih dari 90% nitrogen N adalah dalam bentuk N-organik.

            Nitrogen kemudian diserap oleh tumbuhan dan diolah sehingga menghasilkan protein dan zat-zat kimia lain yang berguna bagi manusia dan hewan. Nitrogen umumnya dapat kita jumpai dalam bentuk amonia, yaitu nitrogen yang bersenyawa dengan hidrogen (NH3). Amonia yang diserap tumbuhan diolah oleh bakteri nitrit menjadi nitrat. Nitrat diserap oleh akar tumbuhan. Nitrat kembali diubah menjadi amonia dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara. Cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem.

  

3.2.      Tahapan Siklus Nitrogen

            Proses dalam siklus nitrogen terdiri dari beberapa tahapan yakni fiksasi nitrogen, asimilasi, amonifikasi, nitrifikasi, denitrifikasi dan oksidasi amonia anaerobik.

1.                  Fiksasi Nitrogen

            Fiksasi adalah langkah pertama dalam proses pembuatan nitrogen yang digunakan oleh tanaman. Prinsip dari fiksasi nitrogen yakni mengubah nitrogen di udara menjadi amonia (NH₃). Mikroorganisme yang berfungsi dalam fiksasi nitrogen adalah diazotrof. Diazotrof memiliki enzim nitrogenaze yang dapat menggabungkan hidrogen dan nitrogen. Reaksi untuk fiksasi nitrogen antara lain:

N₂ + 8 H⁺ + 8 e−→ 2 NH₃ + H₂. Mikroorganisme yang melakukan fiksasi nitrogen diantaranya Cyanobacteria, Azotobacteraceae, Rhizobia, Clostridium, dan Frankia.

2.                  Asimilasi

            Asimilasi merupakan penyerapan dan penggabungan unsur lain membentuk zat baru dengan sifat baru. Senyawa nitrat diserap oleh tumbuhan mengalami proses asimilasi menjadi bahan penyusun organ pada tumbuhan. Tumbuhan mendapatkan nitrogen dari tanah melalui absorbsi akar dalam bentuk ion nitrat. Sdangkan hewaan memperoleh nitrogen dari tumbuhan yang mereka makan. Tumbuhan dapat menyerap ion nitrat dari tanah melalui rambut akarnya. Jika nitrat diserap, pertama-tama direduksi menjadi ion nitrit dan kemudian ion amonium untuk dimasukkan ke dalam asam amino, asam nukleat dan klorofil.

3.                  Amonifikasi

            Amonifikasi ialah penguraian nitrat menjadi amoniun (NH4) melalui proses penguraian yang dibantu oleh dekomposer (bakteri dan jamur). Pembebasan akumulai nitrogen pada organisme yang telah mati akan sangat lama siklusnya jika tidak dibantu oleh dekomposer.

4.               Nitrifikasi

           Nitrifikasi adalah reaksi kimia metabolisme amonium (NH4) oleh bakteri nitrit (Nitrosomonas, Nitrosococus, Nitrobacter) yang menghasilkan senyawa nitrit (NO2). Tahap utama nitrifikasi antara lain bakteri nitrifikasi seperti Nitrosomonas mengoksidasi amonium dan mengubah amonia menjadi nitrit. Bakteri yang lainnya seperti nitrobacter bertugas untuk mengoksidasi nitrit menjadi nitrat dikarenakan nitrit merupakan racum bagi tanaman. Reaksi dari proses nitrifikasi antara lain:

1.      NH₃ + CO₂ + 1.5 O₂ + Nitrosomonas → NO₂^– + H₂O + H⁺

2.      NO₂^– + CO₂ + 0.5 O₂ + Nitrobacter → NO₃^–

3.      NH₃ + O₂ → NO₂⁻ + 3H⁺ + 2e⁻

4.      NO₂⁻ + H₂O → NO₃⁻ + 2H⁺ + 2e

5.              Denitrifikasi

           Denitrifikasi adalah proses tahap kedua dalam proses penghilangan amonia. Prinsip dari proses denitrifikasi adalah perubahan senyawa nitrat menjadi gas nitrogen. Gas nitrogen merupakan senyawa yang sangat stabil. Bakteri yang bekerja pada proses ini adalah bakteri anaerobik, yaitu bakteri yang tidak memerlukan oksigen dalam aktivitasnya, bahkan kehadiran oksigen dapat menyebabkan bakteri ini mati. Denitrifikasi dibantu oleh bakteri yang dinamakan denitrifikans yang membantu pengembalian senyawa nitrogen ke atmosfer.

6.                  Oksidasi Amonia Anaerobik

  Nitrit dan amonium dikonversi langsung ke elemen (N2) gas nitrogen. Proses ini membentuk sebagian besar dari konversi nitrogen unsur di lautan. Reduksi dalam kondisi anoxic juga dapat terjadi melalui proses yang disebut oksidasi amonia anaerobik. Reaksi dari proses oksidasi amonia anaerobik sebagai berikut:

NH₄⁺ + NO₂⁻ → N₂ + 2 H₂O

3.3.            Peranan Siklus Nitrogen

            Siklus nitrogen penting bagi tanaman dan hewan. Peranan nitrogen antara lain:

1.                Siklus nitrogen penting karena nitrogen merupakan salah satu nutrisi untuk                                           pertumbuhan tanaman.

2.                Kandungan nitrogen dan pasokan ke tanah dan hilangnya nitrogen dari       tanah menentukan               produksi dan keberlanjutan tanaman

3.                  Nitrogen merupakan unsus yang diperlukan untuk pertumbuhan tanaman    dan reproduksi.

4.                  Nitrogen dibutuhkan dalam proses fotosintesis.

5.                  Nitrogen merupakan unsur penting dari tumbuhan dan hewan protein.

6.                  Materi genetik DNA dan RNA terdiri dari nitrogen.

7.                  Nitrogen diperlukan untuk pertumbuhan tanaman yang cepat. 

3.4.      Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Siklus Nitrogen

            Faktor-faktor yang mempengaruhi proses berlangsungnya siklus nitrogen antara lain:

1.                  Penggunaan pupuk protein.

2.                  Penggunaan nitrat oleh bakteri dalam tanah.

3.                  Mikroba dalam tanah dan air yang mengubah amonia menjadi nitrit.

4.                  Bakteri Nitrosomonas yang mengkonversi amonia menjadi nitrit.

5.                  Bakteri Nitrobacter yang mengubah nitrit menjadi nitrat.

6.              Cyanobacteria yang hidup di lingkungan semi-akuatik dapat membantu dalam proses siklus                  nitrogen.

           

BAB III

KESIMPULAN

            Adapun kesimpulan yang dapat diambil yaitu siklus nitrogen merupakan siklus organik yang penting dimana nitrogen dari atmosfer diubah menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh tanaman dan hewan, perubahan nitrogen anorganik menjadi nitrogen organik. Tahapan dalam siklus nitrogen meliputi fiksasi nitrogen, asimilasi, amonifikasi, nitrifikasi, denitrifikasi dan oksidasi amonia anaerobik.

DAFTAR PUSTAKA

Fried, G. H dan Hademenos, G. J. 2006. Biologi Edisi Kedua. Erlangga, Jakarta.

Herlambang, A dan R. Marsidi. 2003. Proses denitrifikasi dengan sistem biofilter   untuk pengolahan air limbah yang mengandung nitrat. J. Teknologi Lingkungan. 4(1): 46 – 55.

Widyatmanti, W dan D. Natalia. 2006. Geografi. Grasindo, Jakarta.