Kitar Nitrogen

 Kitar Nitrogen 

Apa yang anda tahu tentang nitrogen? 

Nitrogen (N₂) merupakan unsur penting dalan sintesis protein dalan haiwan dan tumbuhan dan ia merupakan gas yang terbesar kandungannya iaitu kira-kira 78% daripada keseluruhan komposisi gas di atmosfera. Sebatian nitrogen pula boleh wujud dalam bentuk cecair iaitu asid nitrit (N₂O), dalam bentuk ammonia (NH₃) dan dalam bentuk zat iaitu nitrat (NH₄). Tumbuhan tidak dapat menyerap gas nitrogen secara langsung dari atmosfera tetapi hanya dapat menyerap sebatian Nitrat melalui serapan akar dari dalam tanah. 

Sila perhatikan aspek-aspek berikut : 

1. Menjelaskan konsep kitar nitrogen. 
2. Menjelaskan proses-proses dalam kitar nitrogen. 
3. Kepentingan nitrogen kepada alam sekitar fizikal dan manusia. 
4. Pengaruh/gangguan manusia terhadap kitar nitrogen. 
5. Bakteria-bakteria yang terlibat dalam kitar nitrogen. 

 

Konsep 

Kitar Nitrogen merujuk kepada proses-proses pengambilan dan pengembalian sebatian yang mengandungi unsur nitrogen di dalam tanah dalam pelbagai bentuk dan pelbagai fasa yang berlaku secara berterusan dan berkesinambungan. 

Proses-proses dalam kitar nitrogen 

1.       Proses pengembalian 

i)                    Pancaran Kilat  

Kilat menyahcas elektrik menyebabkan nitrogen di atmosfera dioksidakan membentuk nitrogen dioksida yang larut dalam air hujan untuk membentuk asid nitrit. 

ii)                   Infiltrasi air hujan 

Air hujan yang mengandungi asid nitrit akan meresap ke dalam tanah yang membekalkan kandungan nitrat dalam tanah. 

iii)                 Proses penitratan 

Proses penitratan ialah proses di mana bakteria penitaratan menukarkan ammonia kepada nitrit dan seterusnya kepada nitrat. 

iv)                 Proses pengikatan nitrogen 

1. Pengikatan nitrogen oleh bakteria simbiosis pada legum/nodul akar pokok kekacang iaitu oleh bakteria Rhizobium sp. 
2. Pengikatan nitrogen oleh bakteria bebas seperti Clostridium sp. dan Azatobakter sp., Cyanobakteria seperti Anabaena sp. dan Nostoc sp. 

v)                  Proses pembajaan 

Pembuatan baja dari ammonia yang diperoleh melalui proses Haber iaitu melalui campuran gas hidrogen dan gas nitrogen dari atmosfera. Proses ini menghasilkan baja ammonia seperti baja padi akan meningkatkan kandungan nitrat dalam tanah. 

vi)                 Proses perkumuhan haiwan 

Haiwan yang memperolehi sebatian nitrogen dalam bentuk protein dari tumbuh-tumbuhan akan mengembalikan semula unsur nitrogen melalui pembebasan air kencing dan najisnya dalam proses perkumuhan. Bahan perkumuhan ini akan direputkan oleh agen saprofit (pereput) sebelum menukarkan ammonia kepada nitrit dan nitrat oleh bakteria penitritan seperti Nitrosomonas sp. (ammonia kepada nitrit) dan Nitrobakter sp. (nitrit kepada nitrat) 

vii)               Proses pereputan bahan organik 

Pereputan bahan organik sama ada dari sisa tumbuhan atau tanaman mati, pereputan najis haiwan atau haiwan mati akan ditukarkan kepada ammonia sebelum dinitratkan oleh bakteria kepada nitrat ke dalam tanah. 

 

2.       Proses pengambilan (tanah mengalami kehilangan nitrogen/nitrat) 

1. Letusan gunung berapi 
   
   Letusan gunung berapi akan mengeluarkan sebatian nitrogen dari dalam tanah dan telah membebaskan dalam bentuk gas nitrogen dioksida ke atmosfera.  
2. Pembakaran bahan organik 
   
   Pembakaran bahan organik sama ada secara semula jadi seperti kebakaran hutan secara semula jadi atau kebakaran tanah gambut atau melalui aktiviti manusia seperti pembakaran hutan, pembakaran sampah sarap, atau pembakaran sisa pertanian telah membebaskan gas nitrogen dioksida ke atmosfera. 
3. Proses serapan akar 
   
   Penyerapan unsur nitrat oleh akar pokok akan mengurangkan kandungan nitrat dalam tanah. Proses ini diburukkan lagi oleh aktiviti pertanian secara giat sehingga menghilangkan kesuburan tanah. 
4. Proses larut resap 
   
   Proses larut resap berlaku apabila kegiatan pengairan dan penyiraman tanaman berlebihan akan melarutkan unsur nitrat dan meresap jauh ke dalam tanah sehingga tidak dapat dicapai oleh akar tanaman atau tumbuhan. 
5. Proses pendenitritan  

Proses pengambilan nitrat dari dalam tanah oleh bakteria pendenitritan seperti Thiobacillus sp. dan Pseudomonas sp. lalu membebaskan gas nitrogen ke atmosfera. 

Kepentingan kitar nitrogen kepada alam sekitar 

Kepentingan kepada alam sekitar fizikal 

1. Menyimbangkan kandungan gas nitrogen di atmosfera. 
2. Meningkatkan kesuburan tanah. 
3. Mempercepatkan proses pereputan sisa organik. 
4. Memperlengkapkan dan meneruskan rantaian dan siratan makanan. 
5. Membentuk unsur protein dalan tumbuhan dan haiwan. 

Kepentingan kepada alam sekitar manusia 

1. Meningkatkan hasil tanaman dengan peningkatan kesuburan tanah. 
2. Membantu industri pembuatan baja. 
3. Membina tisu badan manusia. 
4. Membekalkan protein kepada manusia. 
5. Membantu proses pereputan sisa buangan. 
   
   Gangguan manusia terhadap kitar nitrogen 

1.       Aktiviti pertanian 

1. Aktiviti pembajaan – meningkatkan kandungan nitrat dalam tanah terutamanya penggunaan baja bernitrogen. 
2. Aktiviti pengairan/penyiraman 
   
   Aktiviti penyiraman berlebihan atau aktiviti pertanian akan meningkatkan proses larut resap nitrat dalam jauh ke dalam tanah. 
3. Aktiviti penanaman pokok kekacang 
   
   Penanaman pokok kekacang seperti kacang tanah, kacang buncis atau kacang panjang akan meningkatkan kandungan nitrat dalam tanah melalui proses pengikatan nitrogen oleh bakteria Rhizobium sp. iaitu bakteria simbiosis pada legum akar pokok kekacang  
4. Aktiviti pertanian giat 
   
   Aktiviti pertanian giat akan meningkatkan penyerapan unsur nitrat dalam tanah secara berterusan sehingga menghilangkan kesuburan tanah. 
5. Aktiviti pembakaran sisa pertanian 
   
   Pembakaran sisa pertanian seperti pembakaran jerami padi akan meningkatkan kandungan nitrat dalam tanah dan meningkatkan pembebasan gas nitrogen oksida di atmosfera. 

2.       Aktiviti pembakaran hutan akan meningkatkan kandungan nitrogen oksida di atmosfera. 

3.       Aktiviti pembakaran sampah sarap meningkatkan kandungan oksida ke atmosfera dan kandungan nitrat dalam tanah. 

 

Bakteria yang terlibat dalam kitar nitrogen 

1. Rhizobium sp. 
2. Clostridium sp. 
3. Azatobakter sp. 
4. Nitrosomonas sp. 
5. Nitrobakter sp. 
6. Anabaena sp. 
7. Nostoc sp. 
8. Thiobacillus sp. 
9. Pseudomonas sp.