NITRIFIKASI DAN DENITRIFIKASI

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Mikroorganisme tumbuh dan berkembangbiak dengan menggunakan berbagai bahan yang terdapat di lingkungannya. Zat hara yang terdapat di sekelilngnya terdiri dari molekul sederhana, yaitu seperti H2S dan NH4+, atau molekul organik yang kompleks seperti protein dan polisakarida. Mikroba yang mengoksidasikan zat hara ini untuk memperoleh energi dan senyawa pemula untuk sintesis dinding sel dan membran (Say,1994).
Seperti umumnya di dalam habitat / tempat lainnya juga kelompok mikroba yang didapatkan hidup di dalam air terdiri dari bakteri, fungi, mikroalge, virus dan protozoa. Kelompok tersebut ada yang mendatangkan keuntungan, tetapi banyak yang mendatangkan kerugian (Suriawiria, 1996).
Beberapa mikroorganisme memiliki sifat yang menguntungkan dan dapat dipergunakan untuk melayani manusia. Mikroorganisme sangat penting bagi kehidupan, karena memberi peranan pada pembusukan atau pelapukan bahan-bahan organik kompleks dari tanaman atau binatang yang telah mati dipecah menjadi lebih sederhana menjadi senyawa-senyawa anorganik yang memungkinkan dapat dipergunakan kembali untuk pertumbuhan tanaman yang baru sehingga keseluruhan daur kehidupan dapat berlangsung (Gaman dan Sheerington, 1994).
Kehilangan nitrogen tanah dalam bentuk gas berupa N2, N2O, NO, dan NH3. Gas-gas ini terbentuk karena kegiatan-kegitan mikroba tanah dan reaksi-reaksi di dalam tanah. Ada tiga mekanisme menyebabkan kehilangan nitrogendalam bentuk gas-gas yaitu (1) denitrifikasi, (2) reaksi-reaksi kimia (3)penguapan gas NH3 (Hakim, dkk, 1986).
Mikrobia yang fungsi utamanya sebagai penyedia unsur nitrogen melalui penambatan nitrogen atmosfer dapat dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu: (1) mikroba yang hidup bebas (free-living microbes), dan (2) mikroba yang melakukan hubungan simbiotik dengan tanaman (Yuwono, 1999).
Bakteri heterotropik tertentu yang hidup dalam tanah ternyata dapat pula hidup secara bebas pada tanaman tingkat tinggi yang kemampuannya. Bakteri-bakteri heterotropik tersebut apabila hidup secara bersama-sama dengan tanaman tingkat tinggi disebut bakteri non simbiotik, yang berdasarkan akan butuh oksigen bagi keperluan hidupnya (Sutedjo, dkk,1991).

Tujuan Percobaan
Adapun tujuan dari percobaan Nitrifikasi dan Denitrifikasi ini adalah untuk memonitor transformasi yang dilakukan mikroba terhadap senyawa nitrogen di dalan tanah.

Kegunaan Percobaan
- Sebagai salah satu syarat untuk mengikuti praktikal test di Laboratorium Bioteknologi Pertanian Departemen Ilmu Tanah Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan.
- Sebagai sumber informasi bagi pihak yang membutuhkan.

TINJAUAN PUSTAKA
Nitrifikasi
Nitrifikasi adalah suatu proses oksidasi enzimatik yakni perubahan senyawa amonium menjadi senyawa nitrat yang dilakukan oleh bakteri-bakteri tertentu. Proses ini berlangsung dalam dua tahap dan masing-masing dilakukan oleh grup bakteri yang berbeda. Tahap pertama adalah proses oksidasi amonium menjadi nitrit yang dilaksanakan oleh bakteri Nitrosomonas sp dan tahap kedua adalah proses oksidasi enzimatik nitrit menjadi nitrat yang dilaksanakan oleh bakteri Nitrobakter sp. Proses oksidasi enzimatik perubahan amonium menjadi nitrat dan selanjutnya menjadi nitrat digambarkan sebagai berikut :
2 NH4 + 3 O2 Oksidasi Enzimatik 2 NO2 + 2 H2O + 4H+ + Energi
Bakteri Nitrosomonas
2 NO2 + O2 Oksidasi Enzimatik 2 NO3 + Energi
Bakteri Nitrobacter
(Damanik, dkk, 2010).
Dalam proses yang terkenal dengan nama nitrifikasi, senyawa amoniak dan asam nitrit yang meracuni tanaman oleh bakteri nitrit dan nitrat diubah menjadi asam nitrat yang tidak lagi berbahaya, bahkan diperlukan oleh tanaman. Proses yang terdiri atas dua tahap itu dapat digambarkan menurut persamaan kimia berikut:
1. 2NH3 + 3O2 2 HNO2 + 2H2O +136 kal.
Proses ini disebut nitrifikasi dan dilakukan oleh bakteri-bakteri nitrit, misalnya Nitrosomonas javanic dan Nitrosomonas europaea.
2. 2HNO2 +O2 2HNO3 + 36 kal.
Tahap ini disebut nitrifikasi dan dilakukan oleh bakteri-bakteri belerang, misalnya Nitrobacter agile dan Nitrobacter winogradskyi
(Anas,1989).
Bakteri nitrogen adalah bakteri yang mampu mengikat nitrogen bebas dari udara dan mengubahnya menjadi suatu senyawa yang dapat diserap oleh tumbuhan. Karena kemampuannya mengikat nitrogen di udara, bakteri-bakteri tersebut berpengaruh terhadap nilai ekonomi tanah pertanian. Kelompok bakteri ini ada yang hidup bebas maupun simbiosis. Bakteri nitrogen yang hidup bebas yaitu Azotobacter chroococcum, Clostridium pasteurianum, dan Rhodospirillum rubrum. Bakteri nitrogen yang hidup bersimbiosis dengan tanaman polong-polongan yaitu Rhizobium leguminosarum, yang hidup dalam akar membentuk nodul atau bintil-bintil akar. Tumbuhan yang bersimbiosis dengan Rhizobium banyak digunakan sebagai pupuk hijau seperti Crotalaria, Tephrosia, dan Indigofera. Akar tanaman polong-polongan tersebut menyediakan karbohidrat dan senyawa lain bagi bakteri melalui kemampuannya mengikat nitrogen bagi akar. Jika bakteri dipisahkan dari inangnya (akar), maka tidak dapat mengikat nitrogen sama sekali atau hanya dapat mengikat nitrogen sedikit sekali. Bintil-bintil akar melepaskan senyawa nitrogen organik ke dalam tanah tempat tanaman polong hidup. Dengan demikian terjadi penambahan nitrogen yang dapat menambah kesuburan tanah (Anonimous, 2010).
Bakteri nitrifikasi sangat peka terhadap lingkungan, karenanya nitrifikasi merupakan hubungan lemah dalam peredaran nitrogen. Faktor-faktor tanah yang mempengaruhi proses nitrifikasi dapat disebutkan yaitu : (1) aerasi, (2) suhu, (3) kelembaban, (4) kapur aktif, (5) pupuk dan (6) nisbah karbon – nitrogen (Hakim, dkk,1986).
Kemampuan mereduksikan nitrat dapat digunakan sebagai ciri dalam identifikasi bakteri. Escherichia coli dan Pseudomonas aeruginosa mampu menggunakan nitrat sebagai aseptor electron terakhir, E. coli mereduksinya menjadi nitrit sedangkan P. aeruginosa mampu mereduksinya lebih lanjut menjadi N2 (Say, 1994).
Denitrifikasi
Denitrifikasi secara umum merupakan proses reduksi nitrat (NO3) secara bertahap menjadi nitrit (NO2), Nitrouse Dioxide (N2O), Nitrouse oxide (NO), sampai menjadi N2 dalam kondisi anaerobik. Denitrifikasi dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu : kelembapan tinggi, pH netral (6,8-8,0), ketersediaan karbon, kadar oksigen terlarut dan temperatur yang tinggi. Proses denitrifikasi tidak lepas dari peranan bakteri denitrifikasi (denitrifier), bakteri yang berperan dalam denitrifikasi umumnya merupakan bakteri anaerobik. Terdapat 3 kelompok bakteri denitrifikasi yaitu : bakteri pereduksi NO3 menjadi N2O, bakteri pereduksi NO2 menjadi N2, dan bakteri pereduksi NO3 menjadi NO2, NO, N2O (Anonimous, 2010).
Dalam situasi normal maka nitrogen dapat diproses menjadi bentuk amonium atau bentuk nitrat yang langsung tersedia bagi tanaman. Tetapi dalam keadaan tertentu, yaitu kalau udara dalam tanah terbatas akibat drainase jelek (air menggenang), atau disebabkan oleh pemakaian berlebihan dari bahan organik mentah yang bersifat mudan busuk sehingga nitrat dan nitrit yang terbentuk akan menghasilkan gas nitrogen atau hasil oksidasi lain yang akhirnya dapat menguap ke udara. Peristiwa ini terjadi dalam tanah yang dilakukan terutama oleh organisme anaerobik yang aktif dalam keadaan tanpa oksigen, dan akan terjadi reduksi. Proses terjadinya reduksi dari nitrat ke nitrit, amonia atau nitrigen bebas disebut denitrifikasi (Hardjadi, 1979).
Apabila tanah dalm keadaan tergenang, maka oksigen didesak keluar dan proses dekomposisi berlangsung dalam keadaan anaerob. Beberapa mikroorganisme seperti Pseudomonas, Micrococcus, Bacillus, dan Thiobacillus thiopharus dalam keadaan demikian dapat mereduksi nitrat dan nitrit, memanfaatkan oksigennya (Damanik, dkk, 1986).
Golongan aerobik, yaitu bakteri azotobakter yang tersebar secara meluas, ditemukan dalam tanah dengan pH 6.0 lebih, reaksi tanah ini merupakan faktor pembatas pada perkembangan dan penyebaran bakteri tersebut, memang pada pH kurang dari 6.0 dapat juga hidup tetapi tidak aktif. Golongan anaerobik, yaitu golongan clostridium yang dapat lebih menyesuaikan diri pada keadaan asam dibandingkan dengan bakteri-bakteri lain dari golongan anearobik, kadang-kadang penyebarannya luas sehingga sering ditemukan di setiap jenis tanah dalam keadaan yang menguntungkan karena dapat mengikat nitrogen (Sutedjo, dkk,1991).
BAHAN DAN METODE PERCOBAAN

Tempat dan Waktu Percobaan

Percobaan Nitrifikasi dan Denitrifikasi ini dilakukan di Laboratorium Bioteknologi Pertanian Departemen Ilmu Tanah Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan pada tanggal 12 April 2010 sampai dengan tanggal 17 April 2010.

Bahan dan Alat

Bahan
- 4 jenis tanah, tanah hutan Tri Darma, tanah Piner, tanah Tiga Panah dan tanah Stabat.
- Kapas, untuk menyumbat mulut botol infus.
- Cling wrap, untuk mengisolasi botol infus yang digunting.
- Plastik, untuk menutup mulut botol aqua.
- Karet gelang, untuk mengikat plastik.
- Kertas saring, untuk menyaring larutan tanah.
- Glukosa, sebagai bahan untuk mengetahui proses denitrifikasi.
- Reagen Nessler, sebagai bahan pendeteksi ada atau tidaknya proses nitrifikasi.
- KNO3 sebagai bahan dalam proses nitrifikasi.
- Aquadest, sebagai bahan pelarut tanah.
- Air, sebagai bahan pelembab kapas.
- Label nama, untuk memberi tanda pada masing-masing botol.
Alat
- Timbangan analitik, untuk menimbang tanah. 8 buah botol infus, sebagai wadah setiap jenis tanah.
- 4 buah botol Aqua 500 mL, sebagai wadah setiap jenis tanah.
- Erlenmeyer, sebagai wadah penampung larutan tanah.
- Beaker glass, sebagai wadah untuk mencampurkan larutan.
- Corong, untuk menyalurkan larutan tanah ke wadah.
- Gelas ukur, untuk mengukur volume air.
- Pipet volumetrik, untuk mengambil Reagen.
- Botol balsem, untuk wadah Reagen.
- Spatula, untuk mengaduk larutan.
- Porselen, sebagai wadah dilakukannya proses pengenceran
- Kawat, untuk menggantungkan botol infus.

Prosedur Percobaan

Prosedur percobaan pada botol infus :
- Dibuka bagian atas 8 botol infus.
- Disumbat bagian bawahnya dengan cling wrap , diletakkan kapas pada bagian bawah dan dilembabi dengan air.
- Pada 4 botol infus ditambahkan dengan TKKS di atas kapas.
- Ditimbang setiap jenis tanah sebanyak 100 gr, lalu dimasukkan ke dalam botol infus.
- Ditimbang KNO3 sebanyak 10 gr, lalu dimasukkan beserta tanah yang sudah ditimbang ke dalam botol infus.
- Ditutup bagian atas botol infus dengan cling wrap lalu digantung dengan menggunakan kawat.
- Diinkubasi selama 1 minggu.
- Setelah 1 minggu dibuka cling wrap bagian atas lalu ditambahkan 50 mL air, bagian bawah botol infus dilubangi dengan menggukan selang infus.
- Air tersebut kemudian dialirkan dan ditampung di botol balsem.
- Diambil 5 tetes larutan tanah tersebut dan diletakkan ke dalam porselen lalu ditambahkan 1 tetes Reagen Nesstler.
- Diamati warnanya. Apabila warna larutan kuning pekat itu menunjukkan proses nitrifikasi berlangsung dalam jumlah tinggi.
- Dilakukan pengenceran untuk membuktikan kejenuhan proses nitrifikasi tersebut.
Prosedur percobaan pada botol Aqua 500 mL :
- Dibuka bagian atas 4 botol Aqua.
- Ditimbang setiap jenis tanah sebanyak 100 gr, lalu dimasukkan ke dalam botol Aqua
- Ditutup bagian atas botol Aqua dengan menggunakan plastik dan diikat dengan karet, bolongi p;astik tersebut.
- Diinkubasi selama 1 minggu.
- Setelah 1 minggu plastik bagian, diambil 10 gr tanah lalu diletakkan ke dalam beaker glass.
- Tambahkan 25 mL aquadest, aduk dengan spatula.
- Saring larutan tanah tersebut dengan menggunakan corong yang di alsi dengan kertas saring.
- Tampung saringan larutan tersebut di dalam erlenmeyer.
- Ambil 5 tetes larutan tanah tersebut dan diletakkan ke dalam porselen lalu ditambahkan 1 tetes Reagen Nesstler.
- Amati warnanya. Apabila warna larutan kuning pekat itu menunjukkan proses nitrifikasi berlangsung dalam jumlah tinggi.
- Dilakukan pengenceran untuk membuktikan kejenuhan proses nitrifikasi tersebut.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Hasil nitrifikasi pada percobaan botol infus :
nitrat Tri Darma (TKKS) Tiga Panah (TKKS) Stabat (TKKS) Piner (TKKS) Tri Darma Tiga Panah Stabat Piner
0 + + + + + + + +
1x + - + + - + + -
2x + - - + - - + -
3x - - - - - - + -
8x - - - - - - + -
9x - - - - - - + -
10x - - - - - - - _

Hasil nitrifikasi pada percobaan botol Aqua 500 mL :
Nitrat Piner Stabat Tiga Panah Tri Darma
0 - - - +
1x - - - +
2x - - - +
8x - - - -
9x - - - -
10x - - - -

Pembahasan

Dari hasil percobaan diperoleh hasil nitrifikasi tertinggi pada percobaan botol infus terdapat pada tanah Stabat.. Hal ini dapat dilihat dari proses pengenceran dilakukan sebanyak 9x. Salah satu faktor yang menentukan tingginya proses nitrifikasi adalah jumlah bakteri yang terdapat pada tanah tersebut. Bakteri – bakteri yang berperan dalam proses nitrifikasi , yaitu Azotobacter chroococcum, Clostridium pasteurianum, dan Rhodospirillum rubrum. Hal ini sesuai dengan literatur Anonimous (2010), yang menyatakan bahwa Bakteri nitrogen adalah bakteri yang mampu mengikat nitrogen bebas dari udara dan mengubahnya menjadi suatu senyawa yang dapat diserap oleh tumbuhan. Karena kemampuannya mengikat nitrogen di udara, bakteri-bakteri tersebut berpengaruh terhadap nilai ekonomi tanah pertanian. Kelompok bakteri ini ada yang hidup bebas maupun simbiosis. Bakteri nitrogen yang hidup bebas yaitu Azotobacter chroococcum, Clostridium pasteurianum, dan Rhodospirillum rubrum.
Dari hasil percobaan diperoleh hasil nitrifikasi terendah pada percobaan botol infus terdapat pada tanah Tri Darma, tanah Tiga Panah dan tanah Piner. Pada percobaan ini proses nitrifikasi berlangsung dalam jumlah yang rendah. Hal ini dibuktikan dengan dilakukannya pengenceran sebanyak 2x. Warna larutan tanah yang mulanya berwarna kuning pekat, setelah dilakukan pengenceran sebanyak 2x warnanya langsung berubah menjadi putih bening. Salah satu faktor yang menentukan tingginya proses nitrifikasi adalah jumlah bakteri yang terdapat pada tanah tersebut. Bakteri – bakteri yang berperan dalam proses nitrifikasi , yaitu Azotobacter chroococcum, Clostridium pasteurianum, dan Rhodospirillum rubrum. Hal ini sesuai dengan literatur Anonimous (2010), yang menyatakan bahwa Bakteri nitrogen adalah bakteri yang mampu mengikat nitrogen bebas dari udara dan mengubahnya menjadi suatu senyawa yang dapat diserap oleh tumbuhan. Karena kemampuannya mengikat nitrogen di udara, bakteri-bakteri tersebut berpengaruh terhadap nilai ekonomi tanah pertanian. Kelompok bakteri ini ada yang hidup bebas maupun simbiosis. Bakteri nitrogen yang hidup bebas yaitu Azotobacter chroococcum, Clostridium pasteurianum, dan Rhodospirillum rubrum.
Dari hasil percobaan diperoleh hasil tertinngi pada percobaan botol Aqua 500 mL terdapat pada tanah Tri Darma.. Hal ini dibuktikan dengan dilakukannya pengenceran sebanyak 3x, tetapi warna larutan tanah yang ditetesi Reagen masih tetap berwarna kuning pekat. Salah satu faktor yang menentukan tinggi rendahnya proses nitrifikasi adalah kelembaban, suhu dan pupuk. Apabila kelembaban tinggi maka bakteri nitrogen akan berkembang dalam jumlah yang banyak, hal ini dapat mengakibatkan nitrifikasi berlangsung tinggi. Hal ini sesuai dengan literatur Hakim, dkk, (1986) yang menyatakan bahwa Faktor-faktor tanah yang mempengaruhi proses nitrifikasi dapat disebutkan yaitu : (1) aerasi, (2) suhu, (3) kelembaban, (4) kapur aktif, (5) pupuk dan (6) nisbah karbon – nitrogen.
Dari hasil percobaan diperoleh hasil terendah pada percobaan botol Aqua 500 mL terdapat pada tanah Tiga Panah, Piner dan Stabat. Proses nitirfikasi berlangsung tinggi pada percobaan tanah Tiga Panah. Hal ini dibuktikan dengan dilakukannya pengenceran sebanyak 2x, warna larutan tanah langsung berubah dari kuning pekat menjadi putih bening setelah ditetesi Reagen. Salah satu faktor yang menentukan tinggi rendahnya proses nitrifikasi adalah kelembaban, suhu dan pupuk. Apabila kelembaban tinggi maka bakteri nitrogen akan berkembang dalam jumlah yang banyak, hal ini dapat mengakibatkan nitrifikasi berlangsung tinggi. Hal ini sesuai dengan literatur Hakim, dkk, (1986) yang menyatakan bahwa Faktor-faktor tanah yang mempengaruhi proses nitrifikasi dapat disebutkan yaitu : (1) aerasi, (2) suhu, (3) kelembaban, (4) kapur aktif, (5) pupuk dan (6) nisbah karbon – nitrogen.

KESIMPULAN
Kesimpulan
1. Proses nitrifikasi tertinggi pada percobaan botol infus terdapat pada sampel tanah Stabat.
2. Proses nitrifikasi terendah pada percobaan botol infus terdapat pada sampel tanah Piner, Tri darma, dan Tiga Panah.
3. Proses nitrifikasi tertinggi pada percobaan botol Aqua 500 mL terdapat pada sampel tanah Tri Darma.
4. Proses nitrifikasi terendah pada percobaan botol Aqua 500 mL terdapat pada sampel tanah tanah Piner, Stabat, dan Tiga Panah.
5. Azotobacter chrococcum, Clostridium pasteuriannum merupakan jenis bakteri nitrifikasi.

DAFTAR PUSTAKA

Anonimuos. 2010. Bakteri Nitrogen. http://www.eshaflora.com. Diakses pada tanggal 08 Maret 2010.
Damanik, M. M.B., Bachtiar, E. H., Fauzi, Sarifuddin, dan Hamidah, H. 2010. Kesuburan Tanah dan Pemupukan. USU Press. Medan.
Gaman, P. N. dan Sheerington. 1994. Pengantar Ilmu Pangan, Nutrisi dan Mikrobiologi. UGM-Press, Yogyakarta.Hakim, N., M. Yusuf, N., A. M. Lubis, Sutopo, G. H., M. Amin, D., Go, B. H., dan H. H. Bailey. 1986. Dasar-dasar Ilmu Tanah. Penerbit Universitas Lampung. Lampung.
Hardjadi, S.S. 1979. Pengantar Agronomi. PT. Gramedia. Jakarta.
Suriawiria, U., 1996. Mikrobiologi Air dan Dasar-Dasar Pengolahan Buangan Secara Biologis. Penerbit alumni Bandung, Bandung.

Sutedjo, M. M., A. G. Kartasapoetra, dan S. Sastroamidjojo. 1991. Mikrobiologi Tanah. Rineka Cipta. Jakarta.
Yuwono, T. 1999. Bioteknologi Pertanian. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.

1 Komentar (+add yours?)

  1. nana
    Jun 19, 2011 @ 21:49:49

    tulisannya susah dibaca krn layput gambarnya menghalangi tulisan

    Balas

Berikan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

%d blogger menyukai ini: