Amonifikasi adalah tahap penting dalam siklus nitrogen, siklus alami yang membuat pasokan bumi dari elemen penting ini tersedia untuk organisme hidup. Hal ini dilakukan oleh berbagai mikroorganisme yang ditemukan di tanah dan air, yang memecah protein dan asam amino dalam tumbuhan dan hewan mati, dan kotoran, melepaskan amonia, yang biasanya disimpan di tanah atau air dalam bentuk ion amonium. . Kelompok mikroorganisme lain kemudian mengubahnya menjadi nitrat, yang dapat diserap oleh tanaman, mempertahankan siklus. Oleh karena itu, amonifikasi sangat penting untuk semua kehidupan tumbuhan dan hewan di planet ini. Dalam pertanian dan hortikultura, penambahan kompos dan pupuk kandang ke tanah menyediakan sumber nitrogen tambahan untuk amonifikasi.
Siklus Nitrogen
Nitrogen sangat penting untuk semua bentuk kehidupan karena diperlukan untuk asam amino, protein dan DNA; namun, meskipun berlimpah di atmosfer, ia tidak dapat diserap secara langsung dalam bentuk unsurnya oleh sebagian besar organisme. Beberapa jenis bakteri tanah mampu menjebak nitrogen atmosfer — suatu proses yang dikenal sebagai fiksasi nitrogen — dan menggabungkannya dengan hidrogen untuk menghasilkan amonia, yang kemudian dioksidasi oleh bakteri nitrifikasi menjadi nitrit dan kemudian menjadi nitrat. Bentuk elemen ini dapat diserap oleh tanaman dan diubah menjadi asam amino, yang dihubungkan bersama untuk membentuk protein. Senyawa ini dikembalikan ke tanah ketika tumbuhan, atau hewan yang memakannya, mati, dan melalui kotoran hewan, tetapi sebagian besar organisme tidak dapat menyerap dan memprosesnya: senyawa tersebut harus dipecah terlebih dahulu menjadi bentuk yang sesuai.
Amonifikasi adalah proses — yang dilakukan oleh berbagai mikroorganisme — yang memecah protein, asam amino, dan senyawa lain yang mengandung nitrogen dalam bahan organik mati dan limbah untuk membentuk amonia. Protein pertama-tama dipecah menjadi asam amino, yang merupakan senyawa yang mengandung gugus amina (NH2) oleh bakteri menggunakan enzim yang dikenal sebagai protease. Asam amino, dan senyawa lain dengan gugus amina, seperti asam nukleat dan urea, kemudian diurai oleh mikroorganisme yang dikenal sebagai bakteri amonifikasi, melepaskan amonia (NH3). Ini larut dalam air, dan biasanya membentuk ion amonium (NH4+), dengan bergabung dengan ion hidrogen (H+), yang berlimpah di sebagian besar tanah. Amonium ini dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat oleh bakteri nitrifikasi, dengan cara yang sama seperti nitrogen yang telah “difiksasi” dari atmosfer.
Kehilangan Nitrogen dari Tanah
Meskipun, dalam keadaan ideal, nitrogen didaur ulang di dalam tanah, kadang-kadang bisa hilang. Amonia yang dilepaskan oleh proses amonifikasi biasanya diubah menjadi NH4+, yang cenderung tetap berada di dalam tanah, di mana ia didaur ulang kembali seperti dijelaskan di atas. Namun, pada tanah alkalin, ion H+ tidak tersedia, dan amonia, yang merupakan gas, dapat bocor, mengakibatkan hilangnya nitrogen. Alasan yang lebih umum untuk kehilangan nitrogen adalah pencucian nitrat, yang sangat larut, oleh air. Jika salah satu dari proses ini terjadi pada tingkat yang lebih besar daripada fiksasi, dapat terjadi kehilangan elemen secara keseluruhan, yang mengakibatkan pertumbuhan tanaman yang buruk.
Mengganti Nitrogen yang Hilang
Ada dua cara utama di mana nitrogen yang hilang dapat diganti di lahan pertanian dan di kebun. Pupuk nitrat menyediakan unsur dalam bentuk yang larut, dapat digunakan langsung, dan umumnya digunakan di pertanian. Bahan organik yang membusuk, seperti kompos dan pupuk kandang, menyediakan unsur tersebut melalui amonifikasi senyawa nitrogen oleh mikroorganisme. Pupuk dapat memberikan hasil yang lebih cepat, tetapi nitrat terkadang dapat tersapu bersih sebelum diserap oleh tanaman. Kompos dan pupuk kandang memiliki keuntungan bahwa nitrogen yang dapat digunakan dilepaskan lebih lambat, tetapi penyebaran pupuk kandang di lahan pertanian dapat menyebabkan masalah bau bagi penduduk di sekitarnya.
Masalah Akibat Kelebihan Nitrogen
Praktek pertanian dapat mengakibatkan jumlah nitrogen yang tersedia berlebihan memasuki lingkungan. Misalnya, nitrat yang dicuci dari lahan pertanian ke sungai dan danau dapat menyebabkan pertumbuhan alga dan mikroorganisme lainnya secara berlebihan, sebuah fenomena yang dikenal sebagai eutrofikasi. Jika senyawa ini masuk ke dalam air minum, mereka dapat menyebabkan masalah kesehatan. Masalah-masalah ini biasanya disebabkan oleh penggunaan pupuk nitrat yang berlebihan, tetapi juga dapat diakibatkan oleh amonifikasi dan nitrifikasi pupuk kandang berikutnya. Menggunakan limbah organik dalam jumlah berlebihan, seperti pupuk kandang, juga dapat menyebabkan penumpukan amonia ke tingkat yang beracun bagi tanaman, ketika amonifikasi menghasilkan lebih banyak senyawa ini daripada yang dapat diatasi oleh bakteri nitrifikasi.