Dalam aquaculture, bakteri mentransformasi potensial racun dari senyawa Dalam aquaculture, bakteri mentransformasi potensial racun dari senyawa ammoniak khususnya yang tak terionisasi untuk menjadi nitrat melalui
ammoniak khususnya yang tak terionisasi untuk menjadi nitrat melalui prosesproses nitrifikasi.
nitrifikasi.
Proses tersebut memerlukan oksigen dan
Proses tersebut memerlukan oksigen dan menurunkan keasaman danmenurunkan keasaman dan
mempengaruhi nilai alkalinitas. Hal ini dapat terjadi pada pH rendah, tapi lebih mempengaruhi nilai alkalinitas. Hal ini dapat terjadi pada pH rendah, tapi lebih baik lagi proses tersebut terjadi m
baik lagi proses tersebut terjadi mendekati pH 8. Aerasi dan pemberian kapur endekati pH 8. Aerasi dan pemberian kapur secara regular dapat membantu menjaga efektifitas proses nitrifikasi.
secara regular dapat membantu menjaga efektifitas proses nitrifikasi.
Nitrifikasi adalah proses alami yang mengembalikan kekondisi normal yang Nitrifikasi adalah proses alami yang mengembalikan kekondisi normal yang dilakukan oleh bakteri dengan
dilakukan oleh bakteri dengan cara mengoksidasi dan mentransformasicara mengoksidasi dan mentransformasi
senyawa ammoniak yang potensial berracun menjadi senyawa nitrat yang tak senyawa ammoniak yang potensial berracun menjadi senyawa nitrat yang tak berracun.
berracun.
Proses ini sangat penting dalam budidaya tambak udang dan system yang Proses ini sangat penting dalam budidaya tambak udang dan system yang menggunaka
menggunakan air n air secara system tertutup, dimana konsentrasi ammoniaksecara system tertutup, dimana konsentrasi ammoniak dapat mencapai tingkat yang berbahaya bagi ikan dan udang.
dapat mencapai tingkat yang berbahaya bagi ikan dan udang. Proses Nitrifikasi.
Proses Nitrifikasi.
Proses ini dilakukan 2 tahap, pertama oleh bakteri dari genus
Proses ini dilakukan 2 tahap, pertama oleh bakteri dari genus nitrosomonasnitrosomonas yang mengoksidasi ammoniak atau ammonium menjadi nitrit dan kedua oleh yang mengoksidasi ammoniak atau ammonium menjadi nitrit dan kedua oleh bakteri dari genus
bakteri dari genus Nitrobacter Nitrobacter mengoksidasi dari nitrit menjadi nitrat.mengoksidasi dari nitrit menjadi nitrat. Karena kerja dua jenis bakteri ini bersama, nitrit secara normal dioksidasi Karena kerja dua jenis bakteri ini bersama, nitrit secara normal dioksidasi segera, walaupun masih kurang dimengerti secara baik, kandungan nitrit segera, walaupun masih kurang dimengerti secara baik, kandungan nitrit kadang-kada
kadang-kadang ditemukan ng ditemukan secara akumulasi didalam secara akumulasi didalam akuakultur.akuakultur. Ketika nitrit diabsorbsi oleh ikan
Ketika nitrit diabsorbsi oleh ikan dan hewan organic lainnya, yang dapatdan hewan organic lainnya, yang dapat mengikat
mengikat hemoglobinhemoglobin menjadimenjadi methemoglobinmethemoglobin atauatau keracunan nitrit yang keracunan nitrit yang dikenal dengan nama Brown Blood Disease
dikenal dengan nama Brown Blood Disease.. Perlu diingat proses nitrifikasiPerlu diingat proses nitrifikasi ini mengkonsumsi oksigen dan menjadi salah satu sumber menurunkan ini mengkonsumsi oksigen dan menjadi salah satu sumber menurunkan derajat keasaman air karena
derajat keasaman air karena melepaskanmelepaskan ion hydrogenion hydrogen.. Nitrifikasi menggunakan sebagaian kecil energi
Nitrifikasi menggunakan sebagaian kecil energi yang dilepaskan ketikayang dilepaskan ketika ammonia dioksidasi menjadi nitrat dan mengurangi
ammonia dioksidasi menjadi nitrat dan mengurangi karbonkarbon anorganik anorganik dalamdalam CO2 menjadi karbon organic. Nitrifikasi
CO2 menjadi karbon organic. Nitrifikasi diantara kelompok organisme dikenaldiantara kelompok organisme dikenal sebagai sebagai bakteri
sebagai sebagai bakteri Chemoautothrophik Chemoautothrophik yang dapat mengoksidasiyang dapat mengoksidasi bahan organik dengan proses non
bahan organik dengan proses non photositesis.photositesis.
Sumber ammonia. Sumber ammonia.
Pupuk dan pakan adalah sumber
Pupuk dan pakan adalah sumber ammoniak dalam system aquaculture.ammoniak dalam system aquaculture. Persentase nitrogen dari tipe pupuk ammonium dapat dilihat
Persentase nitrogen dari tipe pupuk ammonium dapat dilihat pada tabel 1pada tabel 1 Beberapa tidak memakai urea sebagai pupuk ammonium, tapi begitu Beberapa tidak memakai urea sebagai pupuk ammonium, tapi begitu ureaurea dilarutkan dalam air secara cepat akan
dilarutkan dalam air secara cepat akan melepaskan ammonia dan karbonmelepaskan ammonia dan karbon dioksida.
dioksida.
Pupuk ditambak digunakan dalam jumlah kecil dan secara normal ti Pupuk ditambak digunakan dalam jumlah kecil dan secara normal ti dakdak sampai mencapai level yang berracun. Ammonium dari pupuk diserap oleh sampai mencapai level yang berracun. Ammonium dari pupuk diserap oleh phytoplankton dan dikonversikan menjadi nitogen organik
phytoplankton dan dikonversikan menjadi nitogen organik dalam bentukdalam bentuk protein. Ketika plankton mati, didekomposisi dan melepasakan ammonia protein. Ketika plankton mati, didekomposisi dan melepasakan ammonia Dalam proporsi kecil sebagian pupuk nitrogen dapat juga m
Dalam proporsi kecil sebagian pupuk nitrogen dapat juga m enjadi nitrogenenjadi nitrogen organik ditubuh ikan atau udang melalui rantai
organik ditubuh ikan atau udang melalui rantai makanan. Walaupun demikianmakanan. Walaupun demikian sejumlah ammonia ditambahkan ketambak sebagai pupuk, proses
sejumlah ammonia ditambahkan ketambak sebagai pupuk, proses nitrifikasinitrifikasi tidak mengurangi keuntungan dari pemupukan, karena nitrat sebagai sumber tidak mengurangi keuntungan dari pemupukan, karena nitrat sebagai sumber nitrogen bagi
Tabel 1 : Konsentrasi Nitrogen dan potensial keasaman dari pupuk. Jenis Pupuk
Nitrogen (%)
Potensial keasaman (kg CaCo3 /100 kg pupuk) Urea 45 161 Ammonium Nitrat 34 118 Ammonium Sulfat 20 151 Diammonium Phosphat 18 97 Ammonium Polyphosphat 13 72 Monoammonium Phosphat 11 79 Pakan dan sampah nitrogen.
Udang dan ikan selalu makan apa yang diberikan padanya, sejumlah besar dari pakan diabsorbsi melalui saluran pencernaan dan dirubah menjadi biomas dan sisanya dikeluarkan dalam bentuk feces. Pakan yang tidak termakan dan feces, didekomposisi dan melepaskan karbon dioksida, ammonia dan nutrisi anorganik lainnya.
Semua nitrogen yang terkandung dalam pakan dan tidak dapat dirubah menjadi biomas akan potensial terlepas sebagai ammnonia dalam air. Pakan dalam budidaya memiliki range protein antara 25 s/d 40 % , sedangkan ikan dan udang mengandung 14 – 18 % protein kasar. Nitrogen dan protein kasar mempunyai hubungan dengan persamaan sebagai berikut : % protein kasar = % Nitrogen X 6,25
Jika produksi ikan 1000 kg dengan kandungan protein kasar 15 % ( 2.40% nitrogen) di tambak 2000 m3 air dan menggunakan pakan 2000 kg dengan protein kasar 32 % (5,12 % nitrogen). Input nitrogen menjadi 102,4 kg (2000 kg X 0.0512) dan 24 kg nitrogen yang dikonversikan menjadi biomass ikan (1000 kg X 0,024), jadi ada 78.4 kg nitrogen ( 102.4 kg nitrogen pakan – 24 kg nitrogen pada ikan) yang masuk keair menjadi ammoniak. Ini contoh yang menunjukkan 23.4 % dari nitrogen pakan dikonversikan secara kurang baik menjadi biomas ikan, tapi masih bisa ditingkatkan menjadi lebih dari 40 %. Apabila semua potensial nitrogen yang dihasilkan dari 2000 kg pakan masuk
kedalam 2000 m3 air , maka konsentrasi ammonia nitrogennya mencapai 39 mg/liter.
Tergantung pada spesies dan pH dan temperatur air, konsentrasi ammonia nitrogen 2 – 10 mg/liter dapat berracun. Untungnya, nitrifikasi dan proses alami lainnya seperti volatilisasi, pengambilan oleh mikroorganisme dan
hilangnya akibat pembuangan air selalu mencegah konsentrasi akumulasi potensial maksimum.
Nitrifikasi dan keasaman
Nitrat tidak toksik, tapi proses nitrifikasi mengkonsumsi oksigen terlarut dan menjadi sumber menurunkan keasaman air sehingga mempengaruhi nilai alkalinitas.
Nitrifikasi menyumbang 30 -40 % kebutuhan oksigen terlarut.
Pabrik pupuk melaporkan keasaman dari pupuk ammonium yang dipakai memerlukan kalsium karbonat sepertiditunjukkan pada tabel 1.
Pada dosis pemumpukan ditambak 50 – 100 kg/Ha/siklus akan memproduksi keasaman yang membutuhkan kalsium karbonat sama dengan 80.5-160 kg/Ha/siklus.
Tingkat keasaman dapat menjadi problem serius dengan konsentrasi alkalinitas dibawah 20 mg/liter, sehingga pemberian kapur secara periodik dibutuhkan untuk menghindari ,
alkalinitas rendah di tambak dilakukan pemupukan. Pemberian kalsium karbonat (Ca CO3).
Input nitrogen yang diberikan ketambak dalam bentuk pakan lebih ti nggi dari pada aplikasi pupuk nitrogen. Jumlah kalsiumkarbonat yang dibutuhkan untuk menetralisir potensi keasaman dari pakan dapat dihitung dengan rumus
sebagai berikut :
CaCO3 (kg) = Pemberian Pakan (kg) X Protein kasar pakan (%) X 0.01285 Ditambak yang memproduksi 5000 kg udang/Ha/siklus dengan pakan 35 % protein dab FCR 2, maka kalsium karbonat diperlukan 4.498 kg/Ha. Dalam sistem yang menggunakan air sirkulasi, pemberian 1000 kg pakan per hari dengan protein 30 % maka memerlukan kalsium karbonat 385 kg/Ha/hari. Dalam sistem intensif, proses nitrifikasi dapat menyebakan penurunan nilai pH dan alkalinitas secara cepat, sehingga diperlukan aplikasi kalsium
karbonat yang reguler.
Nitrifikasi adalah proses alami dan bakteri nitrifikasi terdapat dimana-mana, jadi tidak perlu menambahkan dedalam sistem yang adam tapi untuk
permulaan terutama pada air laut diperlukan untuk mempercepat pengembangbiakannya..
Nitrifikasi dapat terjadi pada pH rendah, tapi terbaik dengan pH mendekati 8, sehingga pemberian kapur secara reguler dapat meningkatkan efektifitasnya. Konsetrasi oksigen terlarut yang rendah dapat dihubungkan dengan
rendahnya kecepatan proses nitrifikasi, seperti contoh tambak yang dimalam hari memiliki oksigen rendah akan mengandung ammoniak yang tinggi
deibandingkan dengan tambak yang dimalam hari mengandung oksigen tinggi, sehingga ketersediaan aerasi dimalam hari juga untuk meningkatkan proses nitrifikasi.
Toksisitas Nitrit
Dalam air tawar, toksisitas nitrit dapat dilawan dengan pemberian Sodium Chlorida (NaCl) dengan mengatur kandungan chloridanya. Chloride dapat mencegah penyerapan nitrit oleh insang ikan dan organisme air. Dengan rasio 20 : 1 chlorida dan nitrit dapat mencegah toksisitas nitrit. Keracunan oleh nitri kurang dijumpai pada air payau dan laut.
Dalam system intensif, system Heterotrophic terdiri dari tingkat bakteri floc yang tinggi yang menggantikan jumlah phytoplankton yang besar, sehingga tidak dijumpai tingkat ammonia yang ekstrem.
Ammoniak dirubah dari dalam air menjadi biomas bakteri tapi tingkat proses nitrifikasi menjadi tinggi juga.
NITRIT DALAM TAMBAK
Nitrit masuk ke sistem budidaya ikan setelah pakan dicerna oleh ikan, dan nitrogen berlebih dirubah dalam bentuk amonia yang kemudian dikeluarkan sebagai kotoran dalam air. Total Amonia Nitrogen (TAN: NH3; NH4+, dirubah alam bentuk nitrit (NO2) yang padAa kondisi normal, dengan cepat dirubah menjadi non toxic nitrat (NO3) oleh bakteri secara alami. Pakan yang tidak termakan dan material organik lainnya juga terurai menjadi amonia, nitrit dan nitrat dalam proses yang sama. Penyakit darah coklat (Brown Blood
Disease) terjadi pada ikan ketika air mengandung konsentrasi nitrit yang tinggi. Nitrit masuk kedalam aliran darah melalui insang dan mengubah darah menjadi berwarna coklat. Hemoglobin yang membawa oksigen dalam darah bereaksi dengan nitrit membentuk methomoglobin yang tidak mampu
membawa oksigen.
Brown blood tidak dapat mengangkut oksigen dalam jumlah yang cukup dan ikan dapat mati meskipun konsentrasi oksigen cukup di air. Laporan
tentang kesulitan bernapas (grasping behavior)sering diamati pada ikan dengan penyakit darah coklat meskipun tingkat oksigen relatif tinggi.
Permasalahan nitrit lebih banyak terjadi pada closed i ntensive culture sistem karena keterbatasan, inefisiensi dan kegagalan sistem filtrasi. Konsentrasi nitrit yang tinggi di tambak terjadi pada musim gugur dan semi, ketika suhu berfluktuasi mengakibatkan kegagalan siklus nitrogen karena berkurangnya plankton dan aktifitas bakteri. Pengurangan aktifitas plankton ditambak (karena suhu rendah, penurunan nutrien, cuaca mendung, perlakuan
herbisida) dapat menyebabkan berkurangnya amonia yang diasimilasi oleh algae sehingga meningkatkan bakteri nitrifikasi. Jika konsentrasi nitrit
melampaui, bakteri dapat merubah dengan cepat menjadi nitrat. Peningkatan nitrit karena brown blood disease adalah resikonya.
Meskipun nitrit jarang menjadi problem pada sistem dengan tingkat penggantian air yang tinggi atau filtrasi yang bagus, sistem seharusnya dimonitor sepanjang tahun dan diatur jika perlu untuk mencegah kerugian ekonomis dari brown blood disease di semua fasilitas budidaya ikan.
Kerentanan Ikan Terhadap Daya Racun Nitrit
Large mouth dan small mouth bass, seperti blue gill dan green sun fish ,
resisten terhadap konsentrasi nitrit yang tinggi. Centrarchids dapat mencegah secara efektif nitrit dari insang. Catfish dan tilapia sensitif terhadap nitrit,
contohnya trout dan ikan air dingin lainnya sangat sensitif terhadap nitrit
dalam jumlah kecil. Goldfish dan fathead minnows sangat rentan pada tingkat nitrit yang tinggi. Stripped bass dan turunannya sensitif terhadap nitrit, tetapi sedikit diketahui tentang sensitifitasnya dibandingkan dengan spesies lain.
Perlakuan dan Pencegahan
Sejauh nitrogen menjadi masalah, pencegahan untuk mengurangi atau meminimalkan jumlah nitrogen didalam sistem dengan mengurangi feeding rate (FR). Meskipun demikian ditambak intensif modern atau budidaya ikan sistem tertutup dengan densitas tinggi dan pembesaran cepat, pengurangan pakan dalam jangka panjang tidak menjadi pertimbangan yang baik oleh petani meskipun kita sering tidak dapat mencegah kejadian nitrit yang tinggi , efeknya dapat diminimalkan dinetralkan secara aman dan ekonomis.
Sodium klorida (NaCl) digunakan untuk digunakan untuk menanggulangi brown blood disease. Kalsium klorida dapat juga digunakan tetapi lebih mahal. Ion klorida dari garam bersaing dengan nitrit pada penyerapan lewat insang. Pemeliharaan ratio minimal 10:1 klorida terhadap nitrit ditambak secara efektif mencegah nitrit dari masuknya ke cat fish. Bila cat fish (atau ikan lainnya) mempunyai penyakit parasit atau bakteri. Sensifitasnya terhadap nitrit akan lebih besar, dan ratio klorida dan nitrit yang lebih besar akan
diperlukan tambak memberikan perbandingan tambahan dari masuknya nitrit kealiran darah. Secara umum, petambak cat fish berusaha untuk memelihara klorida di tambah minimal 100 ppm sebagai jaminan melawan konsentrasi nitrit yang tinggi. Kulturis ikan lainnya menganggap nitrit merupakan masalah potensial dan penggunaan garam sebagai penanggulangan yang baik.
Bagaimana Menghitung Kebutuhan Garam
Sebelum tingkat perlakuan dihitung, konsentrasi klorida dari nitrit di air
tambak harus ditentukan. Jumlah garam yang dibutuhkan untuk tambak dapat dihitung menggunakan formula berikut:
Formula I:
(10 x konsentrasi nitrit tambak) – (konsentrasi klorida tambak) = Cl2 yang dibutuhkan (ppm)
Angka 10 yang digunakan pada formula ini adalah ratio klorida dengan nitrit yang dikehendaki. Ini digunakan untuk mendapatkan perbandingan nitrit : klorida = 10 : 1.
Jika ratio yang dikehendaki lebih besar, ganti angka 10 dengan angka yang lebih besar. Jika hasilnya 0 atau negatif, konsentrasi klorida cukup untuk mencegah Brown Blood Disease. Gunakan hasil dari formula I diatas untuk perhitungan formula berikut:
Formula II:
Luas kolam x rata-rata kedalaman x konsentrasi Cl2* yang ditambahkan (ppm) x 4,5 = Berat NaCl yang dibutuhkan. Kita menggunakan 4,5 lb garam untuk menaikkan konsentrasi garam klorida 1 ppm dalam 1 acre feet air. Example: Data berikut ini diperoleh dari kolam cat fish 20 acre dengan kedalaman rata-rata 4 feet. 4 ppm nitrit ; 15 ppm khlorida.
(10 x 4 ppm) – 15 ppm klorida = 40 – 15 = 25 ppm klorida yang ditumbuhkan ke tambak.
Formula II:
20 acre x 4 feet rata-rata kedalaman x 25 ppm klorida yang ditambahkan x 4,5 = 9000 lb garam yang dibutuhkan.
Aplikasi Garam
Sebarkan garam secara merata dan cepat ketika ikan mengalamibrown blood disease. Petani telah menggunakan feed truck, air planes, kincir untuk
mendistribusikan garam dalam waktu 24 jam setelah aplikasi garam ke kolam, kondisi brown blood menjadi reda. Program monitoringkualitas air yang bagus dapat membantu BBD.
Air tambak seharusnya dicek nitritnya 2-3 kali seminggu selama musim gugur dan musim semi per minggu selama 1 tahun. Kami merekomemdasikan
memelihara rasio klorida dan nitrit minimal 10:1 untuk cat fish. Cek tambak mingguan selama konsentrasi nitrit tinggi, bahkan jika klorida ditambak cukup. Juga cek klorida jika periode hujan lebat atau penambahan air dari sumur. Kedua peristiwa tersebut dapat melarutkan konsentrasi klorida dan
menurunkan rasio klorida : nitrit.Masalah yang lainnya (secondary problems) seperti infeksi bakteri Aeromonas dan Columnaris sering terjadi 1-3 minggu setelah BBD terjadi. Penelitian akhir-akhir ini dilakukan untuk menentukan apakah level klorida yang lebih tinggi akan menguntungkan dalam
mengurangi sub lethal chronic stres pada ikan dari nitrit atau faktor stres lainnya. Hasilnya telah mengindikasikan keuntungan ynag jelas dalam menjaga tingkat klorida setinggi mungkin.
Nitrit dapat meningkat dengan tiba-tiba, sehingga disarankan untuk
memelihara konsentrasi klorida 100 ppm setiap waktu yang bertindak sebagai buffer ketika nitrit dengan tiba-tiba naik. Ini adalah standar praktis dalam
industri cat fish dan peristiwa BBD ditambak-tambak cat fish sangat jarang terjadi, sebagai contoh jika air anda mempunyai konsentrasi klorida 20 ppm dan anda ingin menaikan menjadi 100 ppm dengan mudah, tambahkan 80 ppm klorida ketambak anda gunakan formula 2 untuk menghitung jumlah garam yang dibutuhkan.
Cara lain untuk menanggulangi BBD adalah dengan mencek konsentrasi TAN ( Total Ammonia Nitrogen ) ditambak setiap minggu. Setiap 1 ppm TAN
dapat berubah menjadi 3 ppm nitrit dalam waktu singkat. Level TAN yang tinggi dapat memberi peringatan kepada petambak untuk mengantisipasi masalah nitrit dalam beberapa hari dan permasalahan nitrit dapat di prediksi dan dicegah.
Dibanyak daerah air mengandung konsentrasi klorida alam yang tinggi dan penambahan garam sebagai jaminan tidak dibutuhkan. Air seharusnya sering dimonitor karena klorida dapat berfluktuasi secara luas.
Outlook
Brown Blood Disease dapat dicegah atau setidaknya diminimalkan dengan memonitor nitrit, klorida dan TAN dan dengan menjaga ratio klorida dan nitrit
yang sesuai. Jika BBD terjadi kondisinya dapat dikembalikan dengan menambah garam ke air, cat fish yang terkena BBD atau nitrit stress lebih rentan terhadap infeksi bakterial, anemia dan penyakit yang berhubungan dengan stress lainnya.
Dari : Nitrification Important Process In Aquaculture by Claude E.Boyd,Ph.D. dalam
Global Aquaculture Advocate, Mei/June 2007.
http://www.indonesianaquaculture.com/showthread.php/71-Pentingnya-proses-nitrifikasi-dalam-aquaculture
Nitrifikasi
Nitrogen adalah 78,08% persen dari atmosfir Bumi dan terdapat dalam banyak jaringan hidup. Zat lemas membentuk banyak senyawa penting seperti asam amino, amoniak , asam nitrat, dan sianida.Nitrogen merupakan unsur kunci dalam asam amino dan asam nukleat, dan ini menjadikan nitrogen penting bagi semua kehidupan. Protein disusun dari asam-asam amino, sementara asam nukleat menjadi salah satu komponen
pembentuk DNA dan RNA. Polong-polongan, seperti kedelai, mampu menangkap nitrogen secara langsung dari atmosfer karena ber simbiosis dengan bakteri bintil akar. Nitrifikasi oksidasi biologi amoniak dengan oksigen ke dalam nitrite yang diikuti oleh
oksidasi dari nitrit ke dalam nitrat. Penurunan derajat amoniak ke nitrite pada umumnya tingkat tarif yang membatasi langkah nitrifikasi. Nitrifikasi adalah suatu langkah
penting di dalam peredaran pada tanah. Nitrat gampang tercuci air yang mengakibatkan terlepasnya nitrogen ke udara.
1. NH3 + O2 → NO2− + 3H+ + 2e−
2. NO2− + H2O → NO3− + 2H+ + 2e−
Bakteri nitrifikasi adalah bakteri-bakteri tertentu yang mampu menyusun senyawa nitrat dari amoniak yang berlangsung secara aerob di dalam tanah. Nitrifikasi terdiri atas dua tahap yaitu:
• Oksidasi amoniak menjadi nitrit oleh bakteri nitrit. Proses ini dinamakan nitritasi.
Reaksi nitritasi
• Oksidasi senyawa nitrit menjadi nitrat oleh bakteri nitrat. Prosesnya dinamakan nitratasi.
Reaksi nitratasi
Dalam bidang pertanian, nitrifikasi sangat menguntungkan karena menghasilkan
disediakan untuk sumber air minum, nitrat yang berlebihan tidak baik karena akan menyebabkan pertumbuhan ganggang di permukaan air menjadi berlimpah.
Faktor yang mempengaruhi nitrifikasi: 1. Ketersediaan NH4+,
Komponen ini sangat penting dalam proses nitrifikasi karena dengan adanya
ketersediaan amonium, maka bakteri pengikat nitrogen baru akan mampu mengubah unsur tersebut dari yang semula berbentuk amonium maka nantinya akan diubah kebentuk nitrit dan pada akhirnya nanti akan diubah kedalam bentuk nitrat.
1. Bakteri nitrifikasi,
Semakin banya populasi bakteri nitrifikasi di suatu lahan maka potensi untuk meningkatkan ketersediaan unsur N akan semakin baik sehingga dengan demikian proses nitrifikasi akan berjalan dengan baik. Diperlukan sekitar 3 x 105 bakteri
nitrifikasi/ gram untuk kecepatan 1 mg N/kg tanah/hari. 1. Konsentrasi kation-kation basa,
Kation-kation basa akan digunakan untuk pengikatan unsur-unsur tanah yang diperlukan oleh tanaman.
1. Kelembaban tanah,
Kelembaban berkaitan dengan suhu pada tanah tersebut. Tanah dengan kondisi suhu lingkungan yang terlalu rendah maka proses nitrifikasi akan berlangsung lambat, begitu pula pada kondisi yang terlalu tinggi proses nitrifikasi ini akan melambat juga, sehingga
dengan demikian kondisi suhu ruangan sekitar 27-28 0C yang mampu membantu proses nitrifikasi.
1. pH,
Tanah pada pH masam maka proses penghancuran Bahan Organiknya akan berlangsung lambat sehingga dengan demikian nitrifikasi akan berjalan dengan baik pada kondisi pH sekitar 7.5 to 8.5 dimana umumnya organisme menyukai kondisi ini. Nitrifikasi
berjalan lambat pada pH dibawah 4,5 terutama pada tanah pertanian. Pada pH tinggi, nitrit bisa terakumulasi karena hambatan yang besar terhadap pengoksidasi nitrit dibandingkan pengoksidasi amonia.
1. C/N rasio,
Jika C/N rasionya rendah maka ketersediaan unsur N bagi tanaman akan tinggi, hal ini dikarenakan N dalam tanah sedikit digunakan oleh organisme dalam tanah sehingga mineralisasi N dapat berlangsung dengan baik, Begitu pula sebaliknya apabila C/N rasionya tinggi maka ketersediaan N bagi tanaman akan rendah dikarenakan N tersebut digunakan oleh organisme dalam tanah.
Faktor ini dapat dikaitkan dengan kondisi ruang pori yang terisi air untuk proses nitrifikasi. Biasanya sekitar 60 % ruang pori terisi air (kapasitas lapang) proses nitrifikasi dapat berjalan optimum.
1. Waktu penangkapan
Waktu Penangkapan yang lebih panjang, semakin mungkin nitrification akan terjadi. Lumpur sampah bisa mengalami nitrify dalam 6- 48 jam. Danau di pinggir laut
mungkin punya penangkapan jam 30 hari atau lebih panjang. REFERENSI
Rosmakam, Afandie dan Nasih W.Y. 2002. Ilmu Kesuburan Tanah. Yogyakarta.
Kanisius.
Utami, S.R. 2008. Bahan Kuliah Kesuburan Tanah. Malang. Jurusan Tanah FP-UB.
Nuraini, Yulia. 2008. Bahan Kuliah Kesuburan Tanah. Malang. Jurusan Tanah FP-UB.
http://id.wikipedia.org/wiki/bakteri.htm http://www.abdn.ac.uk/%7Embi010/Nitrification.htm http://id.wikipedia.org/wiki/nitrogen.htm http://www.pustakatani.org/Ensiklopedia/tabid/59/articleType/ArticleView/articleId/17/ Nitrifikasi.aspx http://www.lagoonsonline.com/ripple.html http://bwn123.wordpress.com/2010/11/29/nitrifikasi/ 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
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).
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. http://4m3one.wordpress.com/2010/12/21/nitrifikasi-dan-denitrifikasi/
