Nitrogen

Nitrogen merupakan salah satu unsur yang paling luas penyebarannya di alam. Sekitar 3,8×1015 ton N2-molekuler terdapat di atmosfer, sedangkan pada litosfer terdapat sekitar 4,74 kalinya. Diperkirakan, setiap tahun biosfer menerima tambahan N netto sebesar 9 juta metrik ton, dari selisih total tambahan melelui fiksasi biologis dengan total kehilangan akibat denitrifikasi. Siklus nitrogen dari fiksasi N2-atmosfer secara fisik/kimiawi yang menyuplai tanah bersama presipitasi, dan oleh mikroorganisme baik secara simbiotik maupun nonsimbiotik yang menyuplai tanah baik melaliu inangnya maupun setelah mati. Sel-sel mati ini bersama dengan sisa tanaman/hewan akan menjadi bahan organic yang siap didekomposisikan dan melalui serangkaian proses mineralisasi (aminisasi, amonifikasi, dan nitrifikasi) akan melepaskan N-mineral (NH4+ dan NO3-) yang kemudian di immobilisasi oleh tanaman atau mikrobia. Gas amoniak hasil proses aminisasi apabila tidak segera mengalami amonifikasi akan segera tervolatilisasi ke udara, begitu pula dengan gas N2 hasil denitrifikasi nitrat, keduanya merupakan sumber utama N2-atmosfer. Kehilangan nitrat dan ammonium melalui mekanisme pelindingan (leaching) merupakan salah satu penyebab penurunan kadar N di dalam tanah. Unsur nitrogen di dalam tanaman dijumpai dalam bentuk anorganik atau organik yang bergabung denagn C, H, O dan kadangkala dengan S untuk membentuk asam amino , asam nukleat, klorofil, alkanoid, dan basa purin. Unsur N tersebut berkorelasi sangat erat dengan perkembangan jaringan meristem, sehingga sangat menentukan pertumbuhan dan perkembangan tanaman (Hanafiah, 2007). III. Hasil Pengamatan Perlakuan Hasil Uji Terhadap Nitrat dari (+++ sampai -) Sesudah 7 Hari Tanaman 1 (+NO3-) +++ Tanaman 2 (+NH4-) + Tanaman 3 (-NO3-) - Sesudah 14 Hari Tanaman 1 (+NO3-) +++ Tanaman 2 (+NH4-) + Tanaman 3 (-NO3-) - IV. Pembahasan Nitrogen adalah unsur yang diperlukan untuk membentuk senyawa penting di dalam sel, termasuk protein, DNA dan RNA. Setiap makhluk hidup memerlukan nitrogen sebagai komponen penyusun tubuhnya, tak terkecuali tanaman. Nitrogen di dalam tanah terdapat dalam tiga bentuk, yaitu: senyawa nitrogen organic, ammonium, dan nitrat. Nitrogen organic meliputi hasil deposisi hewan maupun tumbuhan yang sebagian besar tidak tersedia bagi tanaman. Sedangan sebagaian kecil yang tersedia telah berubah bentuk menjadi urea. Bentuk nitrogen yang tersedia bagi tanaman didominasi oleh mineral anorganik, baik pada kompleks pertukaran ion maupun larutan tanah. Selain itu, tanaman juga memperoleh nitrogen sebagai bentuk dari hasil fiksasi bakteri penambat nitrogen yang hidup di daerah rhizosfer (Campbell, 2003). Praktikum ini membahas mengenai pengaruh defisiensi nitrogen pada tanaman tomat. Selama 2 minggu tanaman tomat diberikan perlakuan dengan penyiraman larutan Hoagland ( ¼) yang bebas nitrogen selama 2 minggu. Setelah 2 minggu, batang tanaman diambil untuk diuji dengan difenilamin sulfat. Praktikan menemukan bahwa setelah 2 minggu tanaman tersebut belum terbebas dari nitrat. Hal ini ditunjukkan oleh masih adanya warna biru pada sample batang tanaman tomat. Perlakuan penyiraman dengan hoagland dilanjutkan hingga minggu berikutnya atau sampai indikator difenilamin sulfat tetap berwarna kuning kehijauan. Setelah tanaman bebas nitrat, teramati bahwa tanaman menunjukkan gejala defisiansi nitrogen; daun yang menguning dan cenderung untuk kering dan layu. Percobaan selanjutnya adalah memberikan sample tanaman tomat bebas nitrat tersebut dengan tiga jenis larutan yang berbeda, yakni : Ca(NO3)2 0,01 M, (NH4)2 SO4 0,01 M, dan larutan hoagland (1/4) bebas nitrogen. Setelah satu minggu disiram dan di uji dengan indikator kembali, tanaman tomat yang diberikan larutan Ca(NO3)2 menunjukkan warna biru yang lebih pekat karena akumulasi nitrat yang lebih banyak. Larutan Ca(NO3)2 merupakan bentuk nitrat terlarut yang mampu digunakan dan tersedia bagi tanaman. Sedangkan pada penyiraman dengan larutan (NH4)2SO4 tidak terjadi akumulasi nitrat yang terlalu besar untuk diserap oleh tanaman. Tanaman akan lebih mudah menyerap nitrogen tersedian dalam bentuk nitrat langsung. Lain halnya denagn ammonium, tumbuhan memerlukan mekanisme khusus untuk menyerapnya, terutama apabila ammonium tersebut terikat pada struktur mineral tanah. Nitrat yang mayoritas terdapat dalam larutan tanah, akan lebih mudah diambil oleh perakaran. Selain itu, ammonium harus segera digunakan oleh tanaman dalam sintesis protein karena berpotensi untuk menghambat produksi ATP dan dinitrogenase. Oleh sebab itu, akumulasinya harus dibatasi. Tanaman yang tetap diberikan perlakuan Hoagland tidak menunjukkan warna biru. Hal ini menandakan bahwa tidak terjadi akumulasi nitrat pada tanaman tomat. Tanaman dengan perlakuan ini juga mengalami defisiensi nitrogen yang parah, dengan sebagian besar daunnya layu serta menguning dan pertumbuhan akar yang terbatas (Miftahudin, 2008). 1. Kesimpulan 1. Kesimpulan Nitrogen merupakan salah satu unsure makro esensial yang dibutuhkan oleh tanaman. Tanaman menggunakan nitrogen dalam proses pembentukan DNA, RNA, maupun protein sebagai pembangun jaringan tubuh tumbuhan. Nitrogen dapat diserap tanaman dalam bentuk nitrat dan ammonium. Amonium adalah salah satu bentuk senyawa nitrogen yang tidak dapat diakumulasikan dalam jaringan tumbuhan dalam jangka waktu yang lama Senyawa ini dapat menghambat produksi ATP. Gejala defisiensi nitrogen adalah tanaman tumbuh kerdil dan daunnya menjadi kekuningan (klorosis). VI. Daftar Pustaka Campbell, N.A, J.B Reece, L.G.Mitchell. 2003. Biologi Edisi Kelima jilid II. Jakarta:Erlangga. Hanafiah, Kemas Ali. 2007. Dasar-Dasar Ilmu Tanah. Jakarta: Rajawali Press. Miftahudin, et.al. 2008. Fisiologi Tumbuhan Dasar. Bogor: Departemen Biologi FMIPA IPB. 1. Jawaban Pertanyaan 1. Pada tanaman yang memperoleh sumber N dari larutan Ca(NO3)2 0,01 M mendapatkan suplai nitrat yang cukup banyak bagi pertumbuhan tanaman tersebut, sedangkan pada tanaman yang memperoleh sumber nitrat dari larutan (NH4)2 SO4 0,01 M nitrat yang diperoleh sedikit, karena harus segera diubah ke dalam bentuk lain. Tanaman yang diberi larutan hoagland tidak memperoleh nitrat sehingga mengalami defisiensi. Gejala tanaman yang kekurangan N adalah tanaman kerdil, pertumbuhan akar terbatas, dan tanaman mengalami klorosis yaitu daun-daunnya menjadi berwarna kuning serta gugur. 2. Reduksi nitrat menjadi nitrit terjadi di dalam sitosol. Sel tumbuhan lalu mentranspor nitrit dari sitosol ke kloroplas dan plastida akar, agar direduksi menjadi amonium. Nitrat direduksi di akar namun bila suplai nitrat meningkat, nitrat ditranslokasikan ke pucuk untuk segera diasimilasikan. 3. NO3- + NAD(P)H NAD(P) + NO2- + H2O ……………..(1) NO2- + 6é + 8H+ NH4+ + 2H2O ……………..(2) L.Glutamant + NH3 + ATP Mg2+ 1 Glutamine + ADP + Pi reduced feredoxin oxidized ferredoxin L.Glutamate + 2.oxoglutarate 2 L.Glutamate NH3 + CO2 + ATP NH2COO(P) + ADP Asam amino arginine Reduksi nitrat menjadi bentuk amino adalah suatu proses enzimatik dari nitrogen yang dikandung oleh tumbuhan. Nitrogen tersebut berbentuk protein dalam grup amino yang tereduksi. 4. Sumber energi bagi reduksi nitrat adalah NADH dan NADPH, sebagai hasil dari proses respirasi. Cahaya matahari meningkatkan karbohidrat dari NADH yang dibutuhkan dalam reduksi nitrat. Reduksi ini juga dibantu oleh katalisator berupa enzim nitrat reduktase dan beberapa enzim flavoprotein. Aktivitas nitrat reduktase berkurang bila terjadi defisiensi Mo. 5. Nitrogen amonium. Karena nitrogen amonium menghambat produksi ATP dan menghambat dinitrogenase (Nitrogen amonium harus cepat digunakan dalam sintesis protein). -6.211544 106.845172 SUPLAI NITROGEN PADA TUMBUHAN Tujuan 1.Mengamati ciri-ciri tanaman yang mengalami defisiensi nitrogen 2. Mengamati pengaruh nitrogen yang diberikan terhadap kandungan nitrat di dalam tumbuhan Pendahuluan Unsur hara makro antara lain: C, H, O, N, P, K, S, Ca, dan Mg. Sedangkan yang termasuk unsure hara mikro adalah : Fe, B, Mn, Cu, Zn, Mo, dan Cl. Beberapa unsur ada yang esensial bagi tanaman tertentu, misalnya Na, Si dan Co. Karbon diambil oleh tumbuhan dalam bentuk gas CO2 , hidrogen diambil dalam bentuk air (H2O), sedangkan oksigen selain dalam bentuk CO2 dan H2O juga dapat diambil dalam bentuk O2, maupun senyawa lainnya. Unsur C, H, dan O merupakan penyusun utama makromolekul, seperti: karbohidrat, lipid, protein dan asam nukleat. Setelah C, H, dan O, nitrogen merupakan unsur hara makro terpenting. Nitrogen merupakan komponen dari asam-asam amino (juga protein), klorofil, koenzim dan asam nukleat. Nitrogen sering merupakan unsur pembatas pertumbuhan. Walaupun gas N2 menyusun 78 % atmosfir bumi, tumbuhan tidak dapat menggunakannya secara langsung (http://rioardi.wordpress.com/2009/01/21/unsur-hara-esensial/). Nitrogen memiliki jumlahnya di dalam tanah sangat sedikit, sehingga tanaman sangat kesulitan untuk memperoleh nitrogen dalam bentuk nitrat dan asam amino untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman itu sendiri. Untuk memenuhi kebutuhan nitrogen bagi tanaman, maka dilakukan pemupukan nitrogen dengan menggunakan pupuk N yaitu pupuk urea. Meski di dalam pupuk tersebut ada unsur yang lain akan tetapi nitrogen mempunyai pengaruh yang paling menyolok dan cepat. Fungsi nitrogen bagi pertumbuhan tanaman yaitu memperbaiki pertumbuhan vegetatif tanaman, tanaman berwarna hijau jika tanaman memperoleh nitrogen yang cukup, dan pembentukan protein(Hardjowigeno 2007). Sifat nitrogen yang mobil yang menyebabkan ketersediaan nitrogen sangat sedikit. Nitrogen dapat hilang atau berkurang ketersediaannya dalam tanah karena adanya proses pencucian dan volatilisasi, serta melalui proses yang disebut denitrifikasi yakni perubahan nitrogen dalam bentuk nitrat menjadi gas N2. Nitrogen yang ada di dalam tanah dapat berasal dari bahan organik tanah baik bahan organik yang halus, N tinggi dan C/N rendah, maupun bahan organik kasar dengan N rendah dan C/N tinggi. Selain itu, nitrogen dalam tanah dapat berasal dari berbagai bentuk yaitu dalam bentuk protein (hasil dekomposisi bahan organik), senyawa-senyawa amino, amonium, dan nitrat (Hardjowigeno 2007). Pembahasan Meski jumlah yang melimpah, kadang – kadang tanaman mengalami defisiensi nitrogen. Oleh karena itu, nitrogen harus merubah susunan kimianya menjadi susunan kimia yang mudah digunakan oleh tanaman tersebut dengan melakukan fiksasi salah satunya. Proses yang dilakukan agar nitrogen dapat dimanfaatkan oleh tanaman dengan proses aminisasi, amonifikasi, dan nitrifikasi (Campbell 2003). Aminisasi adalah suatu proses pembentukan senyawa amino yang dimana terjadi dalam tanah yang terdiri dari bahan organik (protein) dengan bantuan mikroorganisme yang ada di dalam tanah dengan reaksi enzimatiknya. Proses amonifikasi yaitu proses pembentukan amonium yang dimana dari senyawa - senyawa amino oleh mikroorganisme yang ada di dalam tanah. Sedangkan proses nitrifikasi adalah proses perubahan dari amonium (NH4+ ) menjadi nitrit oleh bakteriNitrosomonas, menjadi nitrat olehNitrobacter(Hardjowigeno 2007). Tanaman menyerap nitrogen dalam mudah bentuk amonium, namun untuk pertumbuhan yang baik tanaman membutuhkan nitrogen dalam bentuk nitrat (Soepardi 1983).Praktikum kali ini mengenai suplai nitrogen pada tumbuhan, dengan menggunakan tiga macam larutan, dari ketiga larutan tersebut dapat diketahui yang mendapatkan suplai nitrogen terbanyak pada tanaman. Ketiga larutan tersebut adalah larutan Ca(NO3)2 0,01 M, larutan (NH4)2 SO4 0,01 M, dan larutan hoagland bebas N 0,01 M. Berdasarkan pengamatan yang telah dilakukan selama 2minggu, pengujian nitrat yang dilakukan yakni pada saat 7 hari dan 14 hari. Namun hasil yang diperoleh dari pengujian pada hari yang berbeda diperoleh nilai yang sama, yakni pada tanaman yang ditambahkan larutan Ca(NO3)2 0,01 M menghasilkan warna larutan berwarna biru yang pekat (+++), pada tanaman yang ditambahkan larutan (NH4)2 SO4 0,01 M menghasilkan larutan berwarna biru pudar (+) dan tanaman dengan ditambahkan larutan hoagland bebas N menghasilkan larutan berwarna kuning (-). Dari hasil menunjukkan bahwa ada tidaknya suplai nitrogen pada tanaman, pada larutan yang berwarrna biru pekat menunjukan adanya suplai nitrogen pada tanaman cukup banyak, sedangkan larutan yang berwarna biru pudar menunjukan kurangnya suplai nitrogen pada tumbuhan sedikit, dan larutan yang berwarna kuning menunjukkan tidak adanya suplai nitrogen bagi tumbuhan itu sendiri. Jadi suplai nitrogen yang paling banyak bagi tanaman diperoleh dari larutan Ca(NO3)2 0,01 M, dimana larutan ini mengandung nitrat (NO3+) yang merupakan bahan nitrogen yang mudah diserap oleh tanaman dan sesuai dengan literatur yang ada. Kesimpulan Nitrogen, unsur yang sanagt berpengaruh besar terhadap pertumbuhan tanaman. Penambahan nitrogen harus sesuai dengan keperluan jika berlebihan akan berpengaruh dengan kualitas tanaman tersebut. Berdasarkan hasil pengamatan dapat disimpulkan bahwa suplai nitrogen yang terbanyak pada tanaman yakni dengan penambahan larutan Ca(NO3)2 0,01 M, paling sedikit dari larutan (NH4)2 SO4 0,01 M, dan larutan yang tidak dapat menyuplai nitrogen pada tanaman yakni larutan hoagland bebas N, oleh karena itu kondisi tanaman yang berbeda dimana pada tanaman yang ditambahkan larutan Ca(NO3)2 0,01 M daunnya lebih segar dan berwarna hijau. Daftar Pustaka [Anonim]. 2009. Pengaruh Unsur Esensial TerhadapPertumbuhan dan Produksi Tanaman. [Terhubung berkala]. http://www.tanindo.com/abdi4/hal2701.htm. (5 Mei 2010) Campbell, N.A, J.B Reece, L.G.Mitchell.2003.BiologiEdisi Kelima jilid II.Jakarta:Erlangga. Hardjowigeno, Sarwono.2007.Ilmu Tanah Edisi Baru.Jakarta:Akademika Pressindo. Soepardi, Goeswono.1983.Sifat dan Ciri Tanah.Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan Fakultas Pertanian Institut Pertanian Bogor, Bogor:IPB Press. Jawaban Pertanyaan 1.Pada tanaman yang memperoleh sumber N dari larutan Ca(NO3)2 0,01 M yang dimana nitrat tercukupi bagi tubuh tanaman tersebut pertumbuhannya cukup bagus dengan daun berwarna hijau dan segar, sedangkan pada tanaman yang memperoleh sumber nitrat dari larutan (NH4)2 SO4 0,01 M dimana nitrat yang diperoleh sedikit pertumbuhannya tidak bgus dengan daun terlihat layu dan tidak segar, bahkan pada tanaman yang diberi larutan hoagland tidak memperoleh nitrat tanaman kerdil dan daun berguguran. Gejala tanaman yang kekurangan N adalah tanaman kerdil, pertumbuhan akar terbatas, dan tanaman mengalami klorosis yaitu daun-daunnya menjadi berwarna kuning serta gugur. 2. Pada tanaman tomat reduksi nitrat terjadi di akar, tepatnya di dalam sitosol. Tumbuhan memperoleh nitrat yang berasal dari proses reduksi di dalam sitosol pada akar, dengan proses awal yang dimulai dari nitrogen yang berasal dari udara yang akan masuk ke dalam tanah kemudian mengalami proses nitrifikasi yaitu proses perubahan nitrogen menjadi nitrat, yang kemudian nitrat tersebut di ambil oleh akar tanaman baik secara langsung atau melalui simbiosis dengan mikroorganisme yang memanfaatkan nitrogen dari udara. Setelah itu, terjadi proses amonifikasi dimana asam amino akan dirubah menjadi senyawa nitrat. 3. NO3- + NAD(P)H NAD(P) + NO2- + H2O .................(1) NO2- + 6é + 8H+ NH4+ + 2H2O .................(2) L.Glutamant + NH3 + ATP Mg2+ 1 Glutamine + ADP + Pi reduced feredoxin oxidized ferredoxin L.Glutamate + 2.oxoglutarate 2 L.Glutamate NH3 + CO2 + ATP NH2COO(P) + ADP Asam amino arginine 4. NAD(P)H atau NADH Reduksi nitrat menjadi nitrit dikatalis oleh enzim nitrat reduktase dengan reaksi sabagai berikut : NO3- + NAD(P)H + H+ + 2é NH2COO(P) + ADP Asam amino arginine 5.Nitrogen amonium lebih cepat jika amonium terpakai dalam proses sintesis protein, oleh karena itu nitrogen amonium perlu segera diubah menjadi asam amino karena dapat bersifat racun bagi tanaman. Sedangkan nitrat lebih cepat digunakan oleh tanaman yang kemudian yang diubah menjadi nitrit dan kemudian berubah lagi menjadi amonia.