Kehilangan NH
3
lewat daun Air hujan
Pupuk N
[CONH
2 2
, NH
4 2
SO
4
] N
2
+ O
2
atm NH
3
daun busuk
alga bakteri
AIR
Lapisan
N
2
N-org NH
4 +
NO
3 -
aliran
tanah oksida tif
fungi
keluar
TANAH
Lapisan tanah
residu tanam an
r
eduktif
NH
4 +
NO
3 -
N
2
+ N
2
O
bakteri
N
2
N-org Tapak bajak
NH
4 +
NO
3 -
Lapisan tanah teroksidasi
Fraksi Pencucian
Gambar 2. Skema Transformasi Nitrogen dalam Ekosistem Tanah Sawah Tergenang Sumber: Mikkelsen, 1987.
2.3.1. Pergerakan Nitrogen dalam Tanah Tergenang
Pergerakan N dalam tanah berperan penting dalam menentukan bentuk kimia dan kete rsediaannya bagi pertumbuhan tanaman. Menurut Mikkelsen
1987 dua proses penting yang terlibat dalam pergerakan atau pengangkutan N adalah 1 pergerakan bahan-bahan terlarut dalam larutan tanah karena aliran
massa, dan 2 difusi molekul atau ion karena adanya gradien konsentrasi. Proses- proses ini memengaruhi difusi molekul dari bahan terlarut, seperti NH
4 +
, NO
2 -
, NO
3 -
, urea dan gas-gas termasuk O
2
, NH
3
, N
2
dan N
2
O Rolston et al., 1990. Dalam tanah-tanah tergenang, pergerakan N terlarut dari lapis an tanah
tereduksi anaerob ke lapisan permukaan yang aerob terjadi terutama melalui difusi dan dipengaruhi oleh gradien konsentrasi, sumber N, dan konsentrasi dalam
lapisan anaerob Reddy dan Patrick, 1984. Difusi ammonium dapat menyebabkan terjadinya pergerakan ammonium terlarut dari tanah ke air
genangan, bahkan bila bahan pupuk dimasukkan ke dalam tanah deep-placed. Nitrat yang ada dalam air genangan, dalam lapisan aerob, atau yang ada di
lapisan oksidatif di sekitar akar padi segera berdifusi ke dalam lapisan anaerob yang terletak di bawahnya. Nitrogen-nitrat yang berdifusi ke dalam lapisan
anaerob tampaknya hilang melalui denitrifikasi; sedangkan N-NH
4 +
yang berdifusi dari lapisan tanah aerob ke dalam air genangan rentan terhadap nitrifikasi dan
volatilisasi ammonia Savant dan De Datta, 1982. Pergerakan N-NH
4 +
dari tapak-tapak pertukaran ke dalam larutan dapat terjadi sebagai akibat dari adanya serapan tanaman, imobilisasi N yang
membentuk jaringan tubuh jasad renik, nitrifikasi dan volatilisasi.
2.3.2. Mineralisasi dan Imobilisasi Nitrogen
Ketersediaan N bagi tanaman sebagian besar dikendalikan oleh besarnya pengaruh dua proses di dalam tanah yang saling berlawanan, yaitu mineralisasi
dan imobilisasi N. Mineralisasi N merupakan salah satu dari berbagai proses dalam siklus N di alam yang paling penting. Mineralisasi N adalah transformasi
biologi dari N yang terikat secara organik menjadi N-mineral N-NH
4 +
dan N- NO
3 -
selama proses dekomposisi Gambrell dan Patrick, 1978, dan dimulai dengan aminisasi dan amonifikasi, berturut-turut adalah konversi mikrobiologi
dari N-organik menjadi R-NH
2
dan menjadi N-NH
4 +
Mikkelsen et al., 1995, dan selanjutnya menjadi N-NO
3 -
melalui proses nitrifikasi. Tahap aminisasi dan amonifikasi berlangsung dengan bantuan jasad renik heterotrof, sedangkan
nitrifikasi terjadi karena peranan bakteri ototrof. Pada kondisi tergenang, mineralisasi berhenti pada pembentukan N-NH
4 +
karena kondisi oksidatif yang diperlukan untuk nitrifikasi terhalang dengan adanya air yang tergenang.
Imobilisasi N merupakan proses kebalikan dari mineralisasi N, dan didefinisikan sebagai konversi N-mineral menjadi bentuk N-organik dalam jaringan tubuh jasad
renik Soil Science Society of America, 1987. Imobilisasi sintesis dan mineralisasi atau pelepasan N dari senyawa organik dalam tanah terjadi karena
aktivitas jasad renik yang mengarah pada pertukaran secara terus -menerus antara bentuk-bentuk N-organik dan mineral Mikkelsen, 1987. Mineralisasi dan
imobilisasi merupakan proses yang berlawanan yang terjadi secara serentak dan terus-menerus dan sangat memengaruhi ketersediaan N bagi tanaman dan
konversi N dalam tanah dalam bentuk organik atau terfiksasi. Konsentrasi N- NH
4 +
dapat meningkat atau menurun tergantung pada dominasi relatif kedua proses tersebut. Proses amonifikasi, yang melibatkan hidrolisis enzimatik dan
deaminasi N organik tanah menjadi ammonium, terjadi secara bersamaan dengan proses assimilatory dari imobilisasi N oleh mikrorganisme tanah.
Pembebasan N -NH
4 +
ke dalam tanah tergenang tergantung pada kebutuhan N populasi jasad renik tanah, nisbah CN dari sisa-sisa tanaman yang
terdekomposisi Mikkelsen, 1987, komposisi kimia bahan organik dan beberapa faktor lingkungan. Komponen organik dalam sisa-sisa tanaman umumnya dibagi
menjadi enam kategori, yaitu selulosa, hemiselulosa, lignin, fraksi larut air meliputi gula sederhana, asam amino, dan asam-asam alifatik, komponen larut
dalam eter dan alkohol, dan protein Nagarajah, 1997. Lignin merupakan komponen organik dari sisa-sisa tanaman yang paling tahan terhadap pelapukan.
Secara agronomi, N yang dimineralisasi sangat penting dan merupakan 50-80 dari N-total yang diasimilasi oleh tanaman padi Mikkelsen et al, 1995.
Untuk mencapai penggunaan N tanah yang efisien da lam bentuk N terfiksasi secara biologi, sisa-sisa tanaman, dan pupuk, maka perlu
dipertimbangkan aspek laju-waktu proses mineralisasi relatif terhadap kebutuhan N tanaman padi. Dalam jangka pendek, suplai N untuk tanaman padi diatur oleh
laju mineralisasi N-organik menjadi N-NH
4 +
. Senyawa N-organik, terutama protein dan turunannya mengalami pelapukan secara anaerob menghasilkan
bentuk-bentuk yang lebih sederhana, seperti asam amino Nagarajah, 1997. Nitrogen-asam amino lebih rentan terhadap mineralisasi daripada fraksi N tanah
lainnya Mikkelsen, 1987. Deaminasi senyawa N yang lebih sederhana
menghasilkan pelepasan N-NH
4 +
yang merupakan bentuk akhir dari senyawa N dan bersifat stabil dalam lapisan tereduksi. Dalam tanah tergenang, laju
mineralisasi N sisa-sisa tanaman yang diberikan ke dalam tanah ditentukan terutama oleh nisbah LN-nya Becker et al., 1994.
Suplai N melalui mineralisasi bahan organik tanah telah diteliti oleh Stanford dan Smith 1972. Mereka melakukan percobaan di laboratorium untuk
menentukan besarnya N yang dimineralisasi atau dilepaskan dari bahan organik tanah. Smith et al. 1977 juga telah melakukan percobaan di lapang dengan
mengukur jumlah N mineral dalam pot-pot yang berisi tanah tanpa tanaman yang dibenamkan ke dalam tanah. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa potensi
mineralisasi N tanah di lapang sesuai dengan hasil pengukuran dari percobaan laboratorium. Percobaan ini menunjukkan bahwa sebagian dari N dalam tanah
berasal dari proses mineralisasi senyawa N yang mudah dimineralisasi, dan sisanya diasumsikan sebagai bentuk senyawa N yang tidak tersedia dan tetap
berada dalam bahan organik tanah yang relatif stabil.
2.3.3. Nitrogen terlarut dan dapat dipertukarkan
