HUMUS

Humus adalah tanah yang sangat subur terbentuk dari lapukan daun dan batang pohon di hutan hujan tropis yang lebat.[1] Humus dikenal sebagai sisa-sisa tumbuhan dan hewan yang mengalami perombakan oleh organisme dalam tanah, berada dalam keadaan stabil, berwarna coklat kehitaman.[2] Secara kimia, humus didefinisikan sebagai suatu kompleks organik makromolekular yang mengandung banyak kandungan seperti fenol, asam karboksilat, dan alifatik hidroksida.[3]

Ciri-ciri

Humus biasanya berwarna gelap dan dijumpai terutama pada lapisan tanah atas sehingga tidak stabil terutama apabila terjadi perubahan regim suhu, kelembapan dan aerasi.[4] Humus bersifat koloidal seperti liat tetapi amorfous, luas permukaan dan daya jerap jauh melebihi liat dengan kapasitas tukar kation 150-300 me/100 g, liat hanya 8-100 me/100 g.[5] Humus mempunyai kemampuan meningkatkan unsur hara tersedia seperti Ca, Mg, dan K, humus juga merupakan sumber energi jasad mikro serta memberikan warna gelap pada tanah. [4]

Manfaat humus

Humus memiliki kontribusi terbesar terhadap kebertahanan dan kesuburan tanah. [4]Humus merupakan sumber makanan bagi tanaman dan akan berperan baik bagi pembentukan dan menjaga struktur tanah.[6] Senyawa humus juga berperan dengan sangat memuaskan terutama dalam pengikatan bahan kimia toksik dalam tanah dan air.[6] Selain itu humus dapat meningkatkan kapasitas kandungan air tanah, membantu dalam menahan pupuk anorganik larut-air, mencegah penggerusan tanah, menaikan aerasi tanah, dan juga dapat menaikkan fotokimia dekomposisi pestisida atau senyawa-senyawa organik toksik.[4] Dengan demikian sudah selayaknya pupuk-pupuk organik yang kaya akan humus ini menggantikan peran dari pupuk-pupuk sintesis dalam menjaga kualitas tanah.[3]

DAUR NITROGEN

Nitrogen suatu gas inert yang sangat sulit diikat langsung oleh mahkluk hidup tingkat tinggi , di udara Nitrogen sepertinya tak terbatas jumlahnya karena jumlahnya 78 % paling besar diatara gas gas lainnya seperti oksigen , sulfur , carbon dan lainnya . Jumlahnya nitrogen yang 78 % itu dalam bentuk unsur bukan dalam senyawa. padahal mahkluk hidup memerlukan niterogen dalam suatu persenyawaan misalnya

nitrat , asam amino , protein dan lainnya . Jadi Nitrogen udara itu harus di proses sehingga bisa membentuk senyawa yang

penting untuk dapat memenuhi kebutuhan mahkluk hidup. Proses itulah yang nanti kita pelajari dalam Daur BIOGEOKIMIA khususnya daur

Nitrogen . OK

Nitrogen dalam bentuk senyawa terdapat pada Nitrat , Protein , Asam amino , Lipoprotein dll yang semua itu penting dala metabolisme , pembentukan membran sel , pembentukan enzim , pertumbuhan , antibody dll.

Dengan melihat kepentingannya itu , berarti tidak ada satupun mahkluk hidup yang tubuhnya tanpa kandungan unsur Nitrogen ini

Terbukti selalu mahkluk hidup setelah di lakukan analisa Abu oleh Sachs , selalu ditemukan Nitrogen dalam skala besar ( sebagai unsur Makro)

Nitrogen berfungsi sebagai pembentuk asam amino merupakan persenyawaan pembentuk molekul protein.

Selanjutnya protein sebagai faktor penting dalam pertumbuhan .

Nitrogen dialam diudara sekitar 78 % itu bagaimana bisa berada di daratan , perairan sehingga bisa digunakan mahkluk hidup ? Secara mudah kami berikan terlebih dahulu uraian bagaimana saja Senyawa nitrogen itu bisa berada di daratan / tanah sehingga bisa digunakan oleh mahklluk hidup

Ketika petir terbentuk diatmosfer menyebabkan nitrogen bersenyawa jadi nitrat. Nitrat itu disentuhkan ke bumi , sehingga semakin daerah itu banyak petir tentu

banyak nitrat terbentuk disana Nitrat yang terbentuk di atmosfer tentu akan terbawa hujan sehingga terjadi

perpindahan nitrat dari udara ke daratan yang menjadikan nitrogen dalam bentuk nitrat itu menjadi berguna

Tumbuhan menyerap nitrat dari tanah untuk dijadikan protein lalu tumbuhan dimakan oleh kosumer senyawa nitrogen pindah ke tubuh hewan.

Urin dan faeces sebagai ekresta , bangkai hewan, dan tumbuhan mati , sisa kehidupan (ranting , daun tua) akan diuraikan oleh pengurai jadi ammonium dan ammoniak.

Amoniak hasil pembusukan itu oleh bakteri Nitrifikans akan dirombak jadi Nitrat melalui Nitrifikasi

Nitrifikasi adala proses biokimia yang tergolong anabolisme mengubah senyawa sederhana anorganik berupa amoniak menjadi senyawa organik nitrat dengan energi berasal dari energi hasil reaksi kimia / khemosintesis

Nitrifikasi diperlukan bakteri ( NS,NC d an NB) Bakteri Nitrosomonas dan Nitrococcus Nitrobacter mengubah amoniak jadi nitrat yang berjalan aerob

proses berjalan dua kali yaitu nitritasi dan nitratasi Amoniak dirubah menjadi nitrit oleh NS dan NC disebut nitritasi lalu Nitrit diubah

lagi Nitrat oleh bakteri Nitrobacter . Kemudian nitrat diserap oleh tumbuhan. Selain melalui petir juga melalui Fikasasi , Fikasasi itu berbeda dengan Nitrifikasi Fikasasi itu pengikatan langsung Nitrogen di udara oleh mikroorganisme Fiksasi

( Rhizobium, Azotobacter , Clostridium pasteurianum , Nostoc , Anabaena ) Rhizobium bersimbiosis dengan kacang kacangan membentuk bintik akar. Anabaena bersimbiosis dengan Paku air Azolla dan Pakis haji Cycas rumpii.

azotobacter, Clostridium dan Nostoc soliter hidupnya Nitrogen juga bisa dari Air hujan , hujan asam ( Acid rain) , dari pupuk buatan Urea

yang dilepaskan ke tanah

Nitrogen Tanah

Nitrogen adalah unsur hara yang paling dinamis di alam. Keberadaannya di tanah sangat dipengaruhi oleh keseimbangan antara input dan outputnya dalam sistem tanah. Keseimbangan Nitrogen ini digambarkan pada Gambar Jika kita kaitkan dengan kondisi musim penghujan , maka sebenarnya masih tersedia cukup Nitrogen bagi perkembangan tanaman karena Nitrogen yang telah terlepas atau mengalami volatilisasi (hilang di udara bebas) kembali terikat oleh adanya petir / kilat dan akan kembali ke tanah melalui pertolongan air hujan yang turun. Meskipun Nitrogen seringkali mengalami perubahan bentuk, tetapi sangatlah mudah bagi tanaman untuk menyerap unsur ini akibat adanya keseimbangan siklus Nitrogen tadi. Tanaman menyerap unsur Nitrogen dalam bentuk Ammonium (NH4+) dan Nitrat (NO3-). Keberadaan NH4+ ini sangat relatif bagi tanaman karena mudah mengalami perubahan bentuk menjadi Nitrat Nitrogen (NO3-) akibat proses nitrifikasi (perubahan Ammonium Nitrat) menjadi Nitrat Nitrogen oleh organisme tanah). Bentuk inilah yang mudah hilang akibat pencucian dalam tanah karena terikat oleh mineral-mineral liat tanah yang bisa berpindah saat adanya perkolasi dalam tanah. Alternatif pemecahan masalah hilangnya unsur hara akibat pencucian ini adalah dengan memberikan pupuk yang berimbang, baik unsur hara makro maupun mikro, dan bersifat slow release (penguraiannya dalam tanah lambat) agar ketersediaan nutrisi tanaman tetap terjaga. Selain itu juga perlu diperhatikan keseimbangan siklus unsur hara di alam agar tetap terjaga kestabilannya sehingga mampu meningkatkan produksi tanaman.

Sekali lagi saya ingatkan bahwa bakteri fiksasi nitrogen ini berbeda sekali dengan bakteri Nitrifikasi , kalau bakteri fiksasi ini punya keahlian memfiksasi / mengikat nitrogen dari udara bebas, yang tidak bisa dilakukan oleh mahkluk hidup tingkat tiinggi jenis apapun.

sedang bakteri Nitrifikasi ini keahliannya mengubah bahan anorganik amoniak hasil penguraian sisa organisme yang ada dilingkungan disulap menjadi bahan organik nitrat yang akar tanaman mampu menyerapnya sehingga jadi subur sehingga ia bersifat autotrop yaitu Khemoautotrop karena kemampuan khemosintesisnya.

Nitrat yang di hasilkan oleh proses biologis digunakan oleh produsen (tumbuhan) diubah menjadi molekul protein. Selanjutnya jika tumbuhan atau hewan mati, mahluk pengurai merombaknya menjadi gas amoniak (NH3) dan garam ammonium yang larut dalam air (NH4+). Proses ini disebut dengan amonifikasi. Bakteri Nitrosomonas/Nitrocoocus mengubah amoniak dan senyawa ammonium menjadi nitrat oleh Nitrobacter Kedua proses yang berturutan itu disebut dengan Nitrifikasi Apabila oksigen dalam tanah terbatas, nitrat dengan cepat ditransformasikan menjadi gas nitrogen atau oksida nitrogen oleh proses yang disebut Denitrifikasi.

Denitrifikasi menyebabkan tanah jadi tidak subur karena nitrat yang diperlukan oleh tumbuhan terurai kembali . Bakteri yang melakukannya disebut bakteri Denitrifikans contoh : Bakteri Pseudomonas denitrifikans

Berikut reaksi Jelasnya proses khemosintesa - Nitrifikasi oleh bakteri NS,NC dan NB bekerja

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 senyawa yang diperlukan oleh tanaman yaitu nitrat. Tetapi sebaliknya di dalam air yang disediakan untuk sumber air minum, nitrat yang berlebihan tidak baik karena akan menyebabkan pertumbuhan ganggang di permukaan air menjadi berlimpah.

Siklus Nitrogen (N2)Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer, yaitu 80% dari udara. Nitrogen bebas dapat ditambat/difiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang. Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat/ petir.Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3), ion nitrit (N02- ), dan ion nitrat (N03- ).Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain, misalnya Marsiella crenata. Selain itu, terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung, yakni Azotobacter sp. yang bersifat aerob dan Clostridium sp. yang bersifat anaerob. Nostoc sp. dan Anabaena sp. (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen.

Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia. Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri. Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit, yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan. Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan, nitrat diubah menjadi amonia kembali, dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara. Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem.Lihat Gambar

RESPIRASI

Kuosien respirasi adalah angka perbandingan antara volume CO2 yang dibebaskan dengan volume O2 yang diabsorbsi secara simultan oleh jaringan dalam periode waktu, suhu dan tekanan tertentu. Kuosien respirasi memberi petunjuk tentang jenis substrat yang dioksidasikan dan jenis metabolisme yang sedang berlangsung. Kuosien respirasi yang bernilai 1 berada pada titik kompensasi, merupakan suatu titik yang menunjukkan kecepatan fotosintesis yang dilakukan tumbuhan sama dengan kecepatan respirasinya (http://fistum07.wordpress.com).

1. Pembahasan

Kuosien Respirasi merupakan satuan unit yang digunakan dalam perhitungan rata-rata metabolisme dasar, yang diperoleh dari besarnya CO2 yang dihasilkan dan O2 yang digunakan (diambil) dalam respirasi. Koefisien respirasi organisme dalam kondisi setimbang biasanya berkisar antara 1 (menunjukkan bahwa substrat yang teroksidasi adalah karbohidrat murni), hingga 0,7 untuk oksidasi lemak. Nilai KR>1 menunjukkan sel yang kekurangan O2, terjadi respirasi aerob yang dibantu oleh respirasi anaerob untuk menambah energi. Sedangkan nilai KR<1 mengindikasikan bahwa sebagian/seluruh CO2 yang dihasilkan dalam respirasi digunakan langsung oleh organisme tersebut seperti untuk fotosintesis (http://en.wikipedia.org). Pada praktikum ini, nilai KR untuk kecambah Phaseolus radiatus adalah sebesar 0,33. Nilai KR yang lebih kecil dari 1 dikarenakan produksi CO2 yang lebih sedikit daripada pengambilan O2 untuk respirasi dari udara bebas. Oksigen sangat penting dalam perkembangan kecambah, karena kecambah melakukan respirasi aerob untuk memecahkan cadangan makanan dalam endosperma yang kaya akan lemak. Cadangan makanan yang digunakan dalam respirasi ini, berfungsi sebagai substrat yang dapat menghasilkan energi dalam menyokong proses pembelahan sel dan metabolisme sel lainnya (tahap awal pertumbuhan).

Ketika tanaman bertambah besar, nilai Kuosien Respirasinya akan berubah dan cenderung untuk meningkat. Tumbuhan dewasa yang telah mampu melakukan fotosintesis secara mandiri dengan kondisi aerob yang cukup, biasanya akan menggunakan karbohidrat (sukrosa) sebagai substrat respirasi yang langsung didapatkan dari proses fotosintesis. Apabila hal ini terjadi maka nilai KR=1 yang menunjukkan bahwa CO2 dan O2 berada dalam kesetimbangan antara pengambilan dan penggunaanya. Keadaan aerob ini tidak selalu terjadi, terkadang tanaman mengalami kondisi anaerob dengan ketersediaan O2 yang terbatas. Hal tersebut mengakibatkan nilai KR menjadi

meningkat diatas 1. Asam malat merupakan substrat yang biasanya direspirasikan dalam keadaan ini (http://www.fistum07.wordpress.com).

Nilai Kuosien Respirasi kerap kali berubah-ubah, tergantung oleh beberapa faktor maupun kondisi seperti : Suhu ( mempengaruhi pengambilan O2 dan pembebasan CO2, dan umumnya juga mempengaruhi laju respirasi sehingga reaksi respirasi akan meningkat untuk kenaikan suhu sebesar 10°C), Umur tumbuhan (perbedaan umur tumbuhan ketika mengalami perkembangan dari biji, kecambah, hingga menjadi tumbuhan dewasa memiliki tingkat metabolism yang berbeda-beda. Tumbuhan muda akan memiliki nilai KR yang relatif lebih kecil daripada tumbuhan dewasa), Jenis substrat ( bila karbohidrat yang dipergunakan oleh tanaman sebagai substrat, maka KR=1. Pada jenis asam organik lainnya seperti : Triolein, Tripalmitin serta Asam Oleat rasio, akan menyebabkan rasio antara CO2 dan O2 menurun. Asam-asam lain yaitu Asam Oksalat, Asam Malat, dan Asam Tartat mampu meningkatkan nilai KR>1), Ketersediaan oksigen ( keterbatasan jumlah oksigen akan memicu reaksi anaerob yang membuat nilai KR akan menjadi lebih besar ) (http://www.practicalbiology.org).

Pengangkutan Hasil Fotosintesis

Proses pengangkutan bahan makanan dalam tumbuhan dikenal dengan translokasi. Translokasi merupakan pemindahan hasil fotosintesis dari daun atau organ tempat penyimpanannya ke bagian lain tumbuhan yang memerlukannya. Jaringan pembuluh yang bertugas mengedarkan hasil fotosintesis ke seluruh bagian tumbuhan adalah floem (pembuluh tapis). Zat terlarut yang paling banyak dalam getah floem adalah gula, terutama sukrosa. Selain itu, di dalam getah floem juga mengandung mineral, asam amino,dan hormon, berbeda dengan pengangkutan pada pembuluh xilem yang berjalan satu arah dari akar ke daun, pengangkutan pada pembuluh xylem yang berjalan satu arah dari akar kedaun, pengengkutan pada pembuluh floem dapat berlangsung kesegala arah, yaitu dari sumber gula (tempat penyimpanan hasil fotosintesis) ke organ lain tumbuhan yang memerlukannya.

Satu pembuluh tapis dalam sebuah berkas pembuluh bisa membawa cairan floem dalam satu arah sementara cairan didalam pipa lain dalam berkas yang sama dapat mengalir dengan arah yang berlaianan. Untuk masing – masing pembuluh tapis, arah transport hanya bergantung pada lokasi sumber gula dan tempat penyimpanan makanan yang dihubungkan oleh pipa tersebut.