Daur Nitrogen: Membedah Alur Kesuburan Tanah
Paradoks 'Kelaparan di Lautan Nitrogen'
Pernahkah kamu berpikir, kenapa tanaman bisa kekurangan nitrogen padahal udara yang menyentuh daun mereka terdiri dari 78% gas nitrogen (N2)? Ini ibarat orang yang kehausan di tengah lautan: air ada di mana-mana, tapi tidak bisa langsung diminum.
Masalahnya ada pada struktur molekul gas nitrogen itu sendiri. Dua atom nitrogen dalam gas N2 diikat oleh ikatan kovalen rangkap tiga yang luar biasa kuat dan stabil. Bayangkan dua batu bata yang dilem super kuat; akar dan daun tumbuhan tidak punya "alat" (energi) yang cukup untuk memecah ikatan tersebut.
Agar nitrogen bisa diserap tumbuhan untuk membangun fondasi kehidupannya—seperti membuat protein dan DNA—gas yang stabil ini harus "dimasak" dulu menjadi bentuk ion anorganik sederhana yang larut dalam air tanah. Bentuk yang paling mudah "dimakan" oleh tumbuhan adalah ion Nitrat (NO3-). Di sinilah mikroorganisme tanah mulai memainkan peran krusialnya!
Meskipun gas nitrogen (N2) sangat melimpah di atmosfer, tumbuhan harus mendapatkan nitrogen dengan cara...
- A. Mengubah gas N2 menjadi karbon dioksida di dalam daun.
- B. Menyerap gas N2 langsung dari udara melalui stomata.
- C. Menyerap senyawa ionik seperti nitrat (NO3-) yang terlarut dalam tanah.
- D. Menguraikan ikatan rangkap tiga gas N2 menggunakan energi dari cahaya matahari.
Jawaban: C. Menyerap senyawa ionik seperti nitrat (NO3-) yang terlarut dalam tanah.
Tumbuhan tidak bisa langsung memakai gas N2 karena ikatan rangkap tiganya sangat kuat. Mereka menyerap nitrogen dalam bentuk anorganik terlarut, paling utama adalah ion nitrat (NO3-), dari dalam tanah melalui akar.
Tumbuhan tidak bisa memanfaatkan gas N2 secara langsung dan menyerap nitrogen dalam bentuk ion anorganik terutama nitrat (NO3-).
Ilusi Pupuk Organik Langsung Pakai
Ketika seorang petani memberi pupuk organik (seperti kotoran hewan, sisa daun, atau kompos), banyak yang mengira tanah otomatis langsung kaya akan nitrat yang siap santap. Padahal, ini adalah sebuah miskonsepsi.
Pupuk organik sebenarnya adalah kumpulan bahan mentah yang berisi senyawa organik kompleks, terutama protein. Saat pupuk ini terurai oleh dekomposer (jamur dan bakteri pengurai), nitrogen di dalamnya tidak langsung berubah jadi nitrat. Tahap pertama dari penguraian ini justru menghasilkan Amonia (NH3) atau Amonium (NH4+). Proses ini dikenal sebagai ammonifikasi.
Amonia ibarat bahan makanan yang masih mentah dan belum bisa dicerna tumbuhan. Malahan, jika kadar amonia ini menumpuk di dalam tanah atau air (seperti di kolam ikan), sifatnya justru toksik (beracun) bagi tanaman dan hewan air. Tanaman belum bisa tumbuh optimal jika pupuk organiknya hanya berhenti sampai di tahap amonia ini.
Pilih pernyataan yang BENAR mengenai penguraian pupuk organik di tanah!
- Sisa daun dan kompos langsung terurai menjadi ion nitrat (NO3-) yang siap diserap tumbuhan.
- Penguraian bahan organik oleh dekomposer pada tahap awal menghasilkan amonia (NH3).
- Tumpukan amonia yang tinggi sangat baik dan aman bagi pertumbuhan akar tanaman.
- Amonia harus diproses lebih lanjut oleh mikroba lain agar aman dan efisien bagi tanaman.
Jawaban: Sisa daun dan kompos langsung terurai menjadi ion nitrat (NO3-) yang siap diserap tumbuhan.; Tumpukan amonia yang tinggi sangat baik dan aman bagi pertumbuhan akar tanaman.
Pupuk organik menghasilkan amonia saat terurai. Amonia ini belum berbentuk nitrat, dan jika menumpuk di tanah/air, sifatnya justru beracun bagi tanaman dan hewan.
Pupuk organik terurai menjadi amonia (NH3) yang bersifat toksik jika menumpuk dan bukan bentuk yang optimal diserap tanaman secara langsung.
Nitrifikasi: Koki Tanah Pembuat Nitrat
Agar amonia beracun dari pupuk organik bisa menjadi nitrat yang bergizi, tanah membutuhkan "koki" khusus: bakteri nitrifikasi. Proses pengolahan ini disebut nitrifikasi, dan terjadi dalam dua tahap estafet oleh dua jenis bakteri yang berbeda:
Tahap 1: Bakteri Nitrosomonas mengubah Amonia (NH3) menjadi Nitrit (NO2-).
Tahap 2: Bakteri Nitrobacter melanjutkan pekerjaan dengan mengubah Nitrit (NO2-) menjadi Nitrat (NO3-).
KRUX: Apa syarat utama agar koki-koki ini bisa bekerja? Oksigen! Proses pengubahan molekul ini secara kimiawi adalah proses oksidasi (penggabungan dengan oksigen). Oleh karena itu, Nitrosomonas dan Nitrobacter sangat bergantung pada kondisi tanah yang aerob (kaya sirkulasi udara/oksigen).
Kalau kamu pernah memelihara ikan Koi, prinsip ini dipakai di media filter kolam lho! Pemilik kolam memasang aerator (gelembung udara) bukan cuma buat ikannya, tapi untuk menyuplai oksigen yang melimpah bagi bakteri nitrifikasi di dalam filter, agar mereka bisa cepat merombak amonia dari kotoran ikan menjadi nitrat yang aman.
Tentukan Benar atau Salah pernyataan mengenai proses nitrifikasi berikut!
- Oksigen merupakan syarat mutlak agar bakteri nitrifikasi dapat bertahan hidup dan menjalankan tugasnya. — Benar
- Bakteri Nitrobacter bertugas mengubah amonia langsung menjadi nitrat dalam satu langkah. — Salah
- Di kolam ikan, aerator sengaja dimatikan agar bakteri nitrifikasi lebih mudah mengubah amonia menjadi nitrat. — Salah
Nitrifikasi adalah proses aerob, sehingga butuh oksigen. Nitrosomonas mengubah amonia jadi nitrit, dan Nitrobacter mengubah nitrit jadi nitrat (keduanya saling bekerja sama berurutan).
Bakteri nitrifikasi (Nitrosomonas dan Nitrobacter) membutuhkan kondisi aerob (kaya oksigen) untuk mengubah amonia menjadi nitrit, lalu menjadi nitrat.