siklus nutrisi unsur hara

SIKLUS NUTRISI (UNSUR HARA)

            Kandungan nutrisi dari suatu eksosistem mengalami akumulasi secara perlahan input-input yang berasal dari atmosfir ditambah  dari pelepasan nutrisi akibat iklim.  Nutrisi terdistribusi diantara beberapa pool, dimana setiap dari pool tersebut mempunyai peranan dan tingkat pengembalian tertentu.  Pool yang terbesar cenderung  terdapat dalam tanah, baik dalam bentuk bahan organik yang belum terdekomposisi atau batuan yang belum mengalami pelapukan.  Tingkat pelepasan dari pool ini sangat menetukan ketersedeiaan nutrisi.  Ketersediaan nutrisi terhadap pohon adalah hasil dari suatu rangkaian proses interaksi yang kompleks yang mempengaruhi tingkat pengembalian pool.  Proses-proses ini meliputi :

1.      Proses iklim mikro

2.      Kualitas kimia dari bahan organik

3.      Status kimia secara umum dari tanah

4.      Aktifitas binatang

Fotosintesis dan Respirasi adalah proses-proses yang penting dalam mempengruhi siklus nutrisi.

Mengapa kedua proses ini dianggap penting dalam mempengaruhi siklus nutrisi?

Input nutrisi dari atmosfir dan pelapukan batuan adalah penting bagi perkembangan tanah dan ekosistem dalam jangka panjang. 

Daur nitrogen dalam tanah mempunyai peranan yang penting dalam nutrisi hasil tanaman.  Ketersediaan nitrogen membatasi pertumbuhan tanaman dibanding dengan nutrisi yang lain.  Amonium (NH4⁺ dan Nitrat (NO₃^-) merupakan bentuk nitrogen yang dapat diambil oleh tanaman.  Melalui serangkaian reaksi mikrobial maka persenywaan nitrogen organikl dan juga gas dari atmosfir diubah menjadi amonium dan nitrat.  Jalur reaksi yang penting untuk terbentuknya dua senywa tersebut adalah amonifikasi dan nitrifikasi. 

Amonifikasi :  R – NH₂ + HOH  ------------ ROH  + NH₃ + E

Nitrifikasi   2NH₄   + 3O₂  ----------- 2NO₂^- + 2 H₂O  + H⁺  + Energi

                     2NO₂^-   + O₂   ------------ 2NO₃ + Energi

Proses nitrifikasi sangat dipengaruhi oleh tersedianya O₂ dan pH tanah.  Apabila tanah mempunyai pH 6 atau lebih dan aerasinya baik maka akan terdapat bakteri nitrifikasi dalam jumlahnya menjadi banyak.  Bakteri tersebut akan mengoksidasi NH4₄⁺ menjadi NO₃.  Bakteri yang berperan dalam proses nitrifikasi pada umumnya bersifat autotrofik, dimana energi yang diperlukan diperoleh dari oksidasi senyawa organik.

Fiksasi Nitrogen:

            Fiksasi nitrogen adalah proses alam yang mengubah nitrogen di udara menjadi amoia (NH₃).  Mikroorganisme yang memfiksasi nitrogen disebut diazotrof.  Mikroorganisme ini memiliki enzim nitrogenase yang dapat menggabungkan hidrogen dan nitrogen.  Reaksi untuk fiksasi nitrogen biologis ini dapat ditulis sebagai berikut:

N₂  = 8 H⁺ + 8 e^-  ------------ 2 NH₃ ^{+ H}₂

Mikro organisme yang melakukan fiksasi nitrogen antara lain : Cyanobacteria, Azotobacteraceae, Rhizobia, Clostridium, dan Frankia. Selain itu ganggang hijau biru juga dapat memfiksasi nitrogen. Beberapa tanaman yang lebih tinggi, dan beberapa hewan (rayap), telah membentuk asosiasi (simbiosis) dengan diazotrof. Selain dilakukan oleh mikroorganisme, fiksasi nitrogen juga terjadi pada proses non-biologis, contohnya sambaran petir. Lebih jauh, ada empat cara yang dapat mengkonversi unsur nitrogen di atmosfer menjadi bentuk yang lebih reaktif :

Asimilasi Nitrogen ;  Nitrogen dari dalam tanah diserap oleh akar tanaman kemudian dimanfaatkan oleh tanaman melalui metabolisme untuk menghasilkan senyawa-senyawa organik.

Denitrifikasi :

Denitrifikasi adalah proses reduksi nitrat untuk kembali menjadi gas nitrogen (N2), untuk menyelesaikan siklus nitrogen. Proses ini dilakukan oleh spesies bakteri seperti Pseudomonas dan Clostridium dalam kondisi anaerobik. Mereka menggunakan nitrat sebagai akseptor elektron di tempat oksigen selama respirasi. Fakultatif anaerob bakteri ini juga dapat hidup dalam kondisi aerobik.

Denitrifikasi umumnya berlangsung melalui beberapa kombinasi dari bentuk peralihan sebagai berikut:

NO₃⁻ → NO₂⁻ → NO + N₂O → N₂ (g)

Proses denitrifikasi lengkap dapat dinyatakan sebagai reaksi redoks:

2 NO₃⁻ + 10 e⁻ + 12 H⁺ → N₂ + 6 H₂O

            SIKLUS  FOSFOR

P hilang bersama hasil panen

TANAMAN   -----

                                            Hewan

                                                                                      dan serasah  ------ pupuk organik dan 

                                                                                                     sisa organik

                                                      diserap        tercuci

P mineral sekunder       Terlarut               P dalam Larutan           mineralisasi    mikroba tanah

Al, Fe, Ca Fosfat           Terjerap                                                   Imobilisasi

                                                         

                                                                 Pertukaran ion                                 P organik labil                 

                                                              P an Organik Labil 

                             P tercuci/erosi.

Fosfor adalah unsur hara kedua setelah nitrogen yang sangat dibutuhkan tanaman dan mikrobia.  Peran fisiolofi P adalah dalam pembentukan dan pelapasan energi selama metabolisme sel.  Dengan demnikian, unsur P mempunyai peranan yang penting dalam pertumbuhan tanaman.  Fosfor di dalam tanah dijumpai dalam anorganik dalam senyawa Ca, Al, dan Fe dan dalam bentuk organik yaitu fitin, asam nukleat dan fosofolipida.  Sumber fosfor dapat berasal dari fosfat alam, pupuk fosfat inorganik dan organik.

Fosfat di dalam tanah secara umu dapat dibagi dua yaitu fosfat organik dan fosfat anorganik.  Siklus fosfat di dalam tanah merupakan sistem yang dinamis yang meliputi proses serapan fosfat oleh tanaman, pengembalian melalui residu tanaman dan hewan, pengembalian melalui mineralisasi-imobilisas, reaksi pengikatan pada permukaan liat dan oksida Al, Fe serta pelarutan fosfat oleh aktifitas mikroba