Metabolisme Nitrogen Pada Tumbuhan

Nitrogen Pada Tumbuhan

Nitrogen merupakan unsur hara paling besar keempat yang terdapat di tumbuhan, setelah karbon, oksigen dan hidrogen. Nitrogen merupakan unsur penting yang menyusun senyawa lain seperti hormone, klorofil dan nukleosida fosfat (yang merupakan unsur penyusun asam nukleat) serta asam amino (yang merupakan unsur penyusun protein). Sebagian besar tumbuhan memperoleh nitrogen dari tanah dalam bentuk nitrat (NO^-3) atau ammonium (NH⁺⁴). Tetapi, ketersediaan nitrogen di tanah terbatas dan tumbuhan masih harus berkompetisi dengan mikroorganisme tanah lain yang juga membutuhkan oksigen. Akibatnya, nitrogen seringkali menjadi nutrisi pembatas bagi tumbuhan, baik dalam ekosistem alami maupun dalam ekosistem pertanian.

Kandungan Nitrogen dalam tiap bagian tumbuhan berbeda-beda. Konsentrasi Nitrogen pada daun dapat melebihi 2% dari berat kering suatu tumbuhan, sedangkan pada batang jauh lebih rendah. Peningkatan kosentrasi Nitrogen pada bagian tumbuhan berhubungan erat dengan aktivitas suatu jaringan. Semakin aktif suatu jaringan, maka asupan Nitrogen yang dibutuhkan akan semakin tinggi sehingga akan dijumpai konsentrasi Nitrogen yang lebih tinggi. Konsentrasi Nitrogen umumnya paling tinggi dijumpai pada daun dan jaringan meristematik seperti kambium dan ujung akar dan batang. Karena mobilitas unsur Nitrogen di dalam tumbuhan sangat tinggi, Nitrogen biasanya dengan mudah ditranslokasikan dari jaringan yang tidak aktif ke jaringan yang aktif.

Konsentrasi nitrogen secara keseluruhan pada tumbuhan juga mengalami fluktuasi seiring berubahnya musim. Pada ekosistem dengan empat musim, Nitrogen adalah unsur yang sangat dibutuhkan untuk menginisiasi proses pertumbuhan pertama kali saat musim semi dimulai. Konsentrasi nitrogen pada jaringan berkayu akan meningkat saat musim gugur dan musim semi, lalu menurun ketika pertumbuhan dimulai. Konsentrasi Nitrogen akan meningkat kembali ketika pertumbuhan melambat dan berhenti.

Nitrogen di Alam

Nitrogen tersedia dalam berbagai bentuk di alam. Atmosfer mengandung 78% nitrogen dalam bentuk N_2. Namun, sayangnya nitrogen dalam bentuk ini tidak dapat langsung dimanfaatkan oleh makhluk hidup, khususnya tumbuhan. Nitrogen dari atmosfer terlebih dahulu harus mengalami pemutusan ikatan kovalen rangkap 3 antara dua atom Nitrogen (N≡N) untuk menghasilkan ammonia (NH₃) atau Nitrat (NO^-3). Reaksi pemutusan ini, dikenal sebagai fiksasi nitrogen (akan dijelaskan lebih lanjut nantinya) dan dapat dilakukan baik secara alami maupun dengan proses industri. Pada suhu tinggi (sekitar 200^OC) dan tekanan tinggi (sekitar 200 atm), N₂ dapat bergabung dengan hidrogen untuk membentuk ammonia.

Pasokan Nitrogen yang tersedia di alam, secara umum terdistribusikan ke dalam tiga tempat besar, yaitu atmosfer (atmospheric pool), tanah dan air tanah (the soil pool) dan Nitrogen yang terkandung dalam biomassa. Nitrogen dari tanah akan memasuki biomassa umumnya dalam bentuk nitrat (NO^-3) yang diambil oleh tumbuhan dan mikroorganisme. Setelah berasimilasi, nitrogen nitrat diubah menjadi nitrogen organik dalam bentuk asam amino dan molekul penyusun lain yang mengandung nitrogen dari golongan protein ataupun makromolekul lain. Nitrogen akan bergerak ke atas rantai makanan ketika ada hewan yang mengkonsumsi tumbuhan. Nitrogen akan dikembalikan ke tanah melalui kotoran hewan ataupun jasad hewan yang terdekomposisi di tanah.