Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Kesuburan Tanah Semester Genap 2006/2007 PS 46/4: Senin 10.50-12.30; R. Tanah Bawah (4) NITROGEN.

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "Kesuburan Tanah Semester Genap 2006/2007 PS 46/4: Senin 10.50-12.30; R. Tanah Bawah (4) NITROGEN."— Transcript presentasi:

1 Kesuburan Tanah Semester Genap 2006/2007 PS 46/4: Senin ; R. Tanah Bawah (4) NITROGEN

2 SOIL “I am soil; look at me, smell me, touch me, feel me, walk on me with your bare feet, sing and dance on me, observe me closely as a living, changing, vital link, in a vast ancient web, intricate and delicate, of which you are part, I am soil; nurture me, plant in me, shelter me with trees, rescue me where, I am thin and worn, but above all, teach your children to know me, and to value me” Sheilla Weaver-Cambridge

3 Digunakan dalam jumlah besar, melebihi unsur lainnya Fungsi dalam tanaman –Komponen molekul klorofil –Komponen asam nukleat (DNA dan RNA) –Terus menerus digunakan karena penggunaan protein Bentuk diserap tanaman –Nitrat (NO 3 - ) dan Amonium (NH 4 + ) –Dalam tanaman bersifat mobil (mudah bergerak) NITROGEN (N): 1-5%

4 Defisiensi / Kekahatan Gejala –Tanaman menjadi kerdil dan/atau menjadi kuning pada daun yang tua –N bersifat mobil dalam tanaman, jadi daun baru dapat tetap hijau –Kelebihan N menghambat pemasakan, tanaman sukulen dan mudah terserang hama-penyakit

5 Kehilangan N tanah Pencucian NO penting pada tanah berpasir di Indonesia. Denitrifikasi – kehilangan N pada kondisi tergenang (tdak ada O 2 ) NO 3 - => NO 2 - => N 2 Disebabkan oleh mikroorganisme anaerobik Volatilisasi – N hilang dalam bentuk gas, masalah tanah berpasir Urea

6 Siklus Nitrogen Nitrogen berada dalam bentuk –gas dinitrogen (N 2 ), –nitrogen organik (dalam tanaman, hewan, biomasa mikroba, dan bahan organik tanah), –ion amonium (NH 4 + ) dan nitrat (NO 3 - ) PoolKisaran ukuran (g N/m 2 ) N 2 (dinitrogen)1.150 (230-27,500) N organik725 (100-,3000) N tanaman25 (1-240) NH 4 + (amonium)1 (0,1-10) NO 3 - (Nitrat)5 (0,1-30)

7 Diagram siklus nitrogen yang menggambarkan ‘pool’ utama (dalam lingkaran) dan proses transformasi (garis)

8 Bentuk NitrogenKeteranganKisaran (% N tanah) N –tidak larut asamSebagian besar N aromatik N-amoniaNH4+ dapat ditukar plus N amida N-asam aminoN protein, N peptida, dan N amino bebas N- gula aminoDinding sel mkroba.5-10 N-tidak dikenal yang dapat dihidrolisis Tidak diketahui tetapi mengandung N  -amino N dari arginine, tryptophan, lusine dan proline N Organik Tanah

9 Nitrogen Anorganik Tanah SenyawaFormulaBentuk dalam tanah Ciri utama AmoniumNH 4 + Dijerap liat, larut, NH 3 Kation, agak tidak mobil, menguap dalam bentuk NH 3 pada pH tinggi HidroksilaminaNH 2 OHTidak diketahuiHasil antara dalam oksidasi NH 3 DinitrogenN2N2 GasPool N terbesar, tidak larut, susbtrat untuk fiksasi N 2, produk akhir nitrifikasi Nitro OksidaN2ON2OGas, terlarutGas rumah kaca, sangat larut, hasil antara denitrifikasi, hasil samping nitrifikasi Nitrik OksidaNOGasReaktif secara kimia, hasil antara denitrifikasi, hasil samping nitrifikasi NitritNO 2 - TerlarutBiasanya dijumpai pada konsentrasi rendah, beracun, hasil oksidasi NH 3, substrat oksidasi NO 2 -, hasil antara denitrifikasi NitratNO 3 - TerlarutAnion, mobil, mudah tercuci, diasimilasi tanaman dan mikroba. Hasil akhir nitrifikasi, susbtrat denitrifikasi

10 Transformasi Nitrogen Mineralisasi: perubahan N organik menjadi nitrogen anorganik, baik amonium dan nitrat, tetapi kadang-kadang dinyatakan untuk produksi amonium saja: melalui 3 tahap –Aminisasi, amonifikasi, nitrifikasi Imobilisasi:konversi amonium menjadi nitrogen organik, sebagai akibat dari asimilasi amonium oleh biomasa mikroba. Denitrifikasi: proses reduksi nitrat menjadi gas nitrogen, terutama dalam bentuk dinitrogen dan nitro oksida

11 AMINISASI Protein R-NH 2 CO 2 Energi + + AMONIFIKASI R-NH 2 +HOHNH 3 NH 4 + +OH - Mineralisasi Nitrogen NITRIFIKASI 2NH O 2 2NO 2 - Nitrosomonas +2H 2 O+4H + Nitrobacter +O2O2 2NO 3 - mineralisasi terjadi dalam tiga tahap - aminisasi, amonifikasi dan nitrifikasi

12 Nitrifikasi –Nitrifikasi adalah oksidasi amonium menjadi nitrat yang dilakukan oleh organisme tanah. –Proses berlangsung dalam dua tahap: Tahap pertama: amonium dioksidasi menjadi nitrit dilakukan oleh bakteri pengoksidasi amonum dari genus “Nitroso” (a.l Nitrosomonas) Tahap pedua: nitrit dioksidasi menjadi nitrat oleh bakteri pengoksidasi nitrit dari genus “Nitro” (a.l Nitrobacter). 2NH O 2 2NO 2 - Nitrosomonas +2H 2 O+4H + Nitrobacter +O2O2 2NO 3 -

13 Populasi Bakteri Nitrifikasi: –Pada kondisi optimum, diperlukan 3 x 10 5 bakteri/g tanah untuk kecepatan nitrifikasi 1 mg N/kg tanah per hari. Aerasi tanah: –Pada beberapa jenis tanah, nitrifikasi berjalan optimum jika tanah pada kondisi kapasitas lapangan atau 60% pori terisi air. Ketersediaan substrat: –Pada kondisi aerob, faktor yang paling mempengaruhi nitrifikasi adalah ketersediaan amonium. pH tanah: –Nitrifikasi berjalan lambat pada pH dibawah 4,5. Pada pH tinggi, nitrit bisa terakumulasi Faktor yang mempengaruhi Nitrifikasi

14 Dinamika Nitrat dalam Tanah Nitrat mudah tercuci dari tanah karena bermuatan negatif. –Jika nitrat tercuci, biasanya disertai dengan sejumlah kation lainnya seperti K + dan Ca 2 +. –Nitrat yang tercuci akan memasuki air tanah dan air permukaan yang menyebabkan pencemaran lingkungan. Nitrat dapat diasimilasi (imobilisasi) oleh tanaman dan mikroorganisme. Nitrat dapat direduksi menjadi nitrit (denitrifikasi) pada kondisi anaerob

15 Reaksi N anorganik dalam tanah 1.Amonium - NH kation yang dijerap olehj kompleks pertukaran dalam tanah (BO dan liat). Tahan pencucian selama dalam bentuk NH 4 +. Tapi, pada kondisi tertentu amonium dikonversi menjadi nitrat. 2.Nitrat - NO anion dan tidak dijerap dan bergerak dalam air tanah; dapat tercuci menyebabkan kehilangan N tanah dan masalah pencemaran lingkungan air

16 Denitrifikasi proses reduksi nitrat menjadi gas nitrogen, terutama dalam bentuk dinitrogen dan nitro oksida 2NO H H +  N H 2 O dilakukan oleh bakteri denitrifikasi yang didominasi oleh genus Pseudomonas

17 Fiksasi Nitrogen 1.Secara Biologi –Fiksasi N simbiosis- mikroorganisme yang tumbuh berasosiasi dengan tanaman, keduanya memperoleh manfaat. –Fiksasi N non-simbiosis- bakteri dan ganggang hijau biru yang hidup bebas dalam tanah 2.Secara Fisikokimia –Oksidasi alami – panas petir mengkombinasikan N 2 dan O 2. Dibawa ke tanah oleh hujan atau salju –Industri – pabrik pupuk N 2 + 3H + ==> 2NH 3 Nitrogen dari udara Hidrogen dari gas alam – harga minyak bumi mempengaruhi harga pupuk

18 Fiksasi N secara Biologi (FNB) merupakan proses biologi kedua terbesar setelah fotosintensis. dapat memberikan sumbangan nitrogen pada ekosistem sebesar 140 x 10 6 ton nitrogen; dari pupuk buatan yang hanya sebesar 40 x 10 6 ton. dilakukan oleh berbagai genus bakteri, sianobakteri, dan aktinomisetes. Organisme pemfiksasi nitrogen dapat hidup bebas (tidak bersimbiosis) dan dapat bersimbiosis dengan organisme, tanaman dan hewan.

19 Bintil (nodul) akar legum Bintil (nodul) Batang pada (a) Sebania rostrata, dan (b) Aeschynomene afraspera

20 Komplek Enzim Nitrogenase Fiksasi N secara biologi dilakukan oleh komplek enzim nitrogenase, yang terdiri dari dua komponen protein, –protein molibdenum-besi (MoFe protein) yang disebut dinitrogenase, –protein besi (Fe protein) yang disebut dinitrogen reduktase. komplek enzim nitrogenase memerlukan Mg 2+ untuk bisa aktif mengkonversi ATP menjadi ADP, mereduksi N 2 dan mereduksi H + menjadi H 2 meskipun ada N 2. Komplek enzim nitrogenase dapat rusak oleh oksigen.

21 Komplek enzim nitrogenase

22 Beberapa Organisme Hidup Bebas Pemfiksasi N 2 (non simbiotik) OrganismeGenus BakteriAzotobacter AerobAzomonas Beijerinckia FakultatifKlebsiella Bacillus Enterobacter Citrobacter MikroaerofilXantbobacter Tbiobacillus Azospirillum AnaerobClostridium Desulfovibrio Sianobakteri FototrofAnabaena (aerob)Nostoc

23 Beberapa Organisme Pemfiksasi N 2 secara simbiosis RhizobiumR. leguminosarum R. loti R. tropici R. galegae R. huakuii R. mediterraneum SinorhizobiumS. meliloti S. fredii S. sabeli S. teranga BradyrhizobiumB.japonicum B. elkanii AzorhizobiumA. cautinodans

24 Pengamatan Fiksasi N 2 1.Metode Perbedaan N (N-difference method) –membandingkan hasil dan kandungan nitrogen tanaman yang ditumbuhkan dengan dan tanpa bakteri pemfiksasi N 2. 2.Metode Isotop Stabil 15 N –Metode terbaik untuk pengamatan fiksasi N 2. Kultur bakteri atau jaringan tanaman diinkubasikan kondisi atmosfer yang diperkaya dengan 15N2. Setelah beberapa waktu N dalam bahan biologi dipurifikasi dengan digestion dan destilasi, dan proporsi atom 15N yang ada ditetapkan dengan menggunakan mass spectrometry

25 Pengamatan Fiksasi N 2 3.Acetylene Reduction Assay (ARA) –Reaksi reduksi N2 menjadi amonia adalah: N 2 + 8H + + 8e -  2NH 3 + H 2. Konversi acetylene menjadi ethylene terjadi melalui reaksi: C 2 H 2 + 2H + + 2e -  C 2 H 4 –Reduksi N 2 memerlukan delepan elektron, sedangkan reduksi acetylene memerlukan dua elektron. Jadi, reduksi empat molekul acetylene sama dengan reduksi satu molekul N 2

26 Fiksasi N 2 secara simbiosis lainnya Frankia dan Simbiosis Aktinoriza –Frankia adalah aktinomisetes yang membentuk aktinoriza, yaitu bintil fiksasi N2 pada berbagai jenis angiosperma Simbiosis Azolla / Anabaena –Azolla dipertahankan pada aliran air yang lambat atau dalam petak persemaian tanaman padi yang kemudian dibenamkan sebelum tanaman bibit padi dipindahkan ke lahan –penggunaannya memerlukan biaya tinggi untuk penyimpanan, propagasi dan penyebaran di lapangan, serta masalah hama dan penyakit


Download ppt "Kesuburan Tanah Semester Genap 2006/2007 PS 46/4: Senin 10.50-12.30; R. Tanah Bawah (4) NITROGEN."

Presentasi serupa


Iklan oleh Google