TRANSFORMASI UNSUR HARA

PERAN PENTING JASAD HIDUP TANAHDAUR UNSUR HARAPEMBENTUKAN BAHAN ORGANIKPENAMBATAN N2BIOKONTROLBIOTEKNOLOGI

DAUR SULFURTINJAUAN UMUMTRANSFORMASI BIOLOGI SULFUROKSIDASI DAN REDUKSI SENYAWA SULFUR OLEH JASAD MIKROPENGUAPAN SENYAWA SULFUR DARI DALAM TANAHASPEK LINGKUNGAN POLUTAN SULFUR

TINJAUAN UMUMFUNGSI : BAGIAN DARI ASAM AMINO, SUMBER ENERGI METABOLIKSUMBER : KERAK BUMIBENTUK : ORGANIK (90 %)TANAH : INORGANIK , 25%

TRANSFORMASI BIOLOGI SULFUR

reduksi dan oksidasimineralisasi dan imobilisasireaksi volatilisasi

OKSIDASI DAN REDUKSI SENYAWA SULFUR OLEH JASAD MIKROOksidasi senyawa sulfur PROSES : sulfur elemental (So) dioksidasi menjadi sulfit dan sulfat JASAD MIKRO : kemotrof (Thiobacillus), fototrof (bakteri sulfur hijau dan ungu), dan kemoheterotrof (beberapa bakteri dan jamur)

Reduksi sulfatPROSES : sulfat menjadi hidrogen sulfide JASAD MIKRO : bakteri pereduksi sulfat dalam suasana anaerob (bakteri Desulfovibrio spp, Desulfomonas spp, Desulfotomaculum spp )Akibat : korosi pipa-pipa di dalam tanah, polusi ferosulfat dan hidrogen sulfat.

PENGUAPAN SENYAWA SULFUR DARI DALAM TANAHCONTOH : H2SASAL : AKTIVITAS JASAD MIKRO (PEROMBAKAN BO, SUMBER SULFUR ANORGANIK) DAN AKTIVITAS MANUSIA (ENERGI FOSSIL)

ASPEK LINGKUNGAN DAUR SULFURTERBENTUK TANAH SULFAT MASAMDEPOSISI SENYAWA SULFUR ATMOSFER DI DALAM TANAHHUJAN ASAM

DAUR FOSFOR

MINERALISASI DAN IMOBILISASI PPELARUTAN P-ANORGANIKKETERSEDIAAN P-ORGANIKKELARUTAN P-ANORGANIK

PROSESMINERALISASIIMOBILISASITERJERAPDISERAP TANAMANDAUR FOSFOR

MINERALISASI P-ORGANIKEnzim : fosfatase (ekstraseluler)Jenis : fosfomonoesterase, fosfodiesterase, phytase Mineralisasi vs rasio C/P < 200/1 : mineralisasi > 300/1 : imobilisasi P 200 300/1 : sedikit perubahan ketersediaan P.

Pelarutan P-anorganikMekanisme :

Melepaskan karbondioksida & bahan organik Asam karbonat : Ca-P dan Mg-P Asam organik : pengkhelat, Al-P, Fe-P, Ca-P, Mg-P Hasil : orthofosfat Jasad mikro :

bakteri (Bacillus, Pseudomonas, sp, Nitrosomnas sp,) jamur (Aspergillus sp, Penicillium sp dan Fusarium sp).

KONDISI REDUKSI & KETERSEDIAAN PPENGARUH : Fe-P dan Al-PFAKTOR : PENGGENANGAN DAN BOAKIBAT : reduksi ferro-P menjadi ferri-P

DAUR KALIUMTRANSFORMASI KALIUMIMOBILISASI KALIUM

SKEMA DAUR KALIUMK-hewanK-tumbuhanHumusK-mikrobaK-tersediaK-tertambatLaut

PROSES DAN JASAD MIKROProses : perombakan bahan organik & pelarutan K-mineral Pelarutan K mineral : melalui dekomposisi lapisan silikat mineral liat dan pelarutan asamJasad mikro pendekomposisi mineral liat : bakteri (Bacillus dan Pseudomonas) jamur (Aspergillus, Mucor dan Penicillium)Asam untuk melarutkan kalium : asam karbonat (heterotrof) asam organik (Clostridium pasteurianum & Aspergillus niger) asam nitrat dan sulfat (jasad mikro autotrof).

Keseimbangan Ion K K (protoplasma) K-terlarut K-mineral

Bahan Diskusi KelompokJelaskan berdasarkan Gambar 8.1., pada bagian mana terjadi proses : - Mineralisasi - Imobilisasi

DAUR KALSIUM DAN MAGNESIUMREAKSI KALSIUM DAN MAGNESIUM DALAM TANAHJASAD HIDUP TANAH DALAM DAUR KALSIUM DAN MAGNESIUMFAKTOR LINGKUNGAN DALAM DAUR KALSIUM DAN MAGNESIUMASPEK PERTANIAN KALSIUM DAN MAGNESIUM

REAKSI Ca DAN Mg DALAM TANAH Sumber kalsiummineral Ca (feldspar, amphibol, apatit atau Ca-fosfat, Ca-karbonat yaitu kalsit dan dolomit) Sumber magnesium mineral ferromagnesium (biotit, serpentin, hornblende, olivin, MgSO4, khlorit, illit, vermikulit dan montmorillonit).

Daur kalsium dan magnesium terjadi secara biologis dan non biologis Transformasi biologi kalsium dapat terjadi dengan bantuan enzim atau tanpa enzim. Jasad hidup tanah : jasad makro (cacing tanah) jasad mikro (bakteri, jamur, aktinomisetes, algae dan protozoa)

Faktor Lingkungan

suhuCahayakelembaban dan aerasipHkejenuhan basa senyawa organik.

TRANSFORMASI BESISumber besi : kerak bumi Jenis sumber : mineral primer (olivin, augit, hornblende dan biotit) Oksida besi primer yang terdapat di dalam tanah antara lain adalah hematit dan magnetit

Prosespengkhelatan (pelarutan asam)PengendapanMineralisasiSerapanreduksi oksidasi.

Daur BesiTanamanMikrobaFe3+MineralResiduOrganikFe2+MineralReduksiOksidasiLingkungan AnaerobFe2+Fe2+Fe3+Fe3+SerapanPelarutanPengendapanPengendapanKhelat, pelarutan asamMineralisasi

Pelarutan BesiPelaku : jasad mikro Mekanisme : metabolit dgn afinitas tinggi terhadap Fe3+ Contoh : asam dan senyawa organik. Pelarutan terjadi pada kondisi reduksi : Eh 200 mV (Fe2+ dominan) EH > 300 mV (Fe3+ dominan)

Oksidasi BesiContoh reaksi ( Thiobacillus thioxidans) :

FeSO2 + 7 O2 + 2H2O 2FeSO4 + 2H2SO4 (1) 4FeSO4 + O2 + 2H2SO4 2Fe(SO4)3 + 2H2O (2) 14Fe3+ + FeS2 + 8H2O 15 Fe2+ + 2SO42- + 16H+ (3) Fe2(SO4)3 + 6H2O 2Fe(OH)3 + 3H2SO4 (4)Reaksi (1) dapat terjadi secara biologi maupun kimia. Reaksi (2) bersifat enzimatikReaksi (3) bersifat spontan Reaksi (4) terjadi secara non biologi terbentuk Fe(OH)3 yang dapat menyelubungi jasad mikro.

Dekomposisi dan Pembentukan Senyawa Besi OrganikDekomposisi senyawa organik besi

Produk : CO2 dan garam-garam besi Kondisi : aerob maupun anaerob

Reaksi : Senyawa Fe-org CO2 + H + garam Fe3+

JASAD MIKRO

Bakteri (Pseudomonas, Bacillus, Serratia, Acinetobacter, Klebsiella, Myzcobacterium, dan Corynebacterium)Jamur (jamur berfilamen) Aktinomisetes (Nocardia dan Streptomyces). Pembentukan coating senyawa besi humus : Pedomicrobium, Metallogenium, dan Seliberia

Pembentukan Biomassa besi kompleks besi dengan molekul organik (mudah dimineralisasi)berikatan dengan polisakarida jasad mikro dan tanaman (sukar disekomposisi) kompleks besi organik menyebabkan besi dapat bergerak turun di dalam profil tanah.

Perombakan Besi dalam Batuan dan Mineral

Pelaku

Lichenes (batuan)jamur (mineral) eksudat pH turunBakteri (mineral) asam 2-ketoglutarat.

Reduksi BesiTerjadi pada Eh < -200 mV Terbentuk lapisan gley pada tanahReduksi Fe3+ Fe2+ terjadi secara enzimatik Enzim : nitrat reduktase (Nar) dan enzim lain yang tidak terlibat dalam metabolisme nitrat.

Aspek Penting Daur Fepedogenesisdeposit geologi bumikorosi pada pipa-pipa besi yang ditanam di dalam tanah efek penyumbatan (clogging of drains) siderofor pada bakteri pemacu tumbuh tanaman (BPGP).

Transformasi ManganMn3+Mn4+Mn2+MnO3.nH2O Mn2.nH2O

ProsesOksidasi Jasad mikro : Bakteri : Aerobacter, Bacillus, Corynebacterium, Pseudomonas jamur : Cladosporium, Curvularia, Helminthosporum, Chepalosporium

Reduksi Jasad mikro : bakteri Kondisi : tanah tergenang, distimulasi dengan penambahan bahan organik, respirasi sel melalui metabolisme non enzimatik dan pembentukan asam organik.

TRANSFORMASI MERKURI DAN SELENIUMMetilasi : mekanisme detoksifikasi untuk organisme yang terlibatSumber : tanah-tanah basa dan sedimen danau (kondisi anaerob)Merkuri banyak digunakan pada peleburan logam, produksi soda, kegiatan pertanian (pestisida), aktivitas manusia (penambangan emas)Transformasi merkuri : unsur merkuri (Hg), ion merkuri anorganik (Hg2+), metil merkuri (CH3Hg+) atau dimetilmerkuri.

MERKURIReaksi reduksi : metilisasi dibantu bakteri pereduksi sulfatHg2+ + B12-CH3 CH3Hg+ + B12 tereduksiOrganisme mereduksi ion merkuri menjadi Hg yang volatil sebagai mekanisme detoksifikasi.Contoh makhluk hidup yang menggunakan merkuri : (Bacillus, Pseudomonas, Corynebacterium, Micrococcus dan Vibrio)

SELENIUMUnsur mikro esensial untuk hewan, tetapi bersifat racun pada konsentrasi tinggi.Biokimia selenium sama dengan sulfur.Bentuk selenium : selenat (SeO42-) dan selenit (SeO32-), selenida (Se2-) bentuk H2Se (tidak larut).Contoh makhluk hidup : (Bacillus, Pseudomonas, Clostridium, dan Flavobacterium).Kegiatan dimetilisasi menjadi dimetilselenida ((CH3)2Se)Metilisasi selenium merekduksi toksisitas selenium sehingga menjadi mekanisme detoksifikasi yang dikatalisasi oleh bakteri, jamur dan beberapa tanaman.

*************************************