2.3 Kitar Nitrogen

Gambaran Keseluruhan

• Kitar nitrogen ialah kitar semula jadi yang mengitarkan nitrogen antara tumbuhan dan haiwan dengan atmosfera, tanah dan air.
• Kira-kira 78% udara terdiri daripada nitrogen.
• Tumbuhan tidak dapat menyerap nitrogen secara langsung daripada udara; akarnya menyerap nitrogen dalam bentuk ion nitrat daripada tanah.
• Proses dalam kitar nitrogen sama ada menambahkan ion nitrat ke dalam tanah atau menyingkirkan ion nitrat daripada tanah.

Aliran Nitrogen

$\text{Nitrogen di udara}\stackrel{\text{pengikatan nitrogen}}{\to }\text{ion nitrat di dalam tanah}$

$\text{Protein tumbuhan}\stackrel{\text{dimakan haiwan}}{\to }\text{protein haiwan}$

$\text{Tumbuhan dan haiwan mati}\stackrel{\text{penguraian}}{\to }\text{sebatian ammonium}$

$\text{Sebatian ammonium}\stackrel{\text{penitritan}}{\to }\text{ion nitrit}\stackrel{\text{penitritan}}{\to }\text{ion nitrat}$

$\text{Ion nitrat}\stackrel{\text{pendenitritan}}{\to }\text{nitrogen di udara}$

Proses yang Menambahkan Ion Nitrat ke dalam Tanah

• Kilat dan letusan gunung berapi:
  1. Tenaga haba bersuhu tinggi mengoksidakan nitrogen di udara untuk membentuk nitrogen dioksida.
  2. Nitrogen dioksida larut dalam air hujan untuk membentuk asid nitrik.
  3. Asid nitrik meresap ke dalam tanah lalu bertindak balas dengan mineral untuk membentuk ion nitrat.
• Pengikatan nitrogen: Bakteria pengikat nitrogen di dalam tanah atau air, atau yang hidup secara simbiosis dalam nodul akar tumbuhan legum, menukarkan nitrogen di udara kepada ion nitrat.
• Penitritan:
  1. Bakteria pengurai menukarkan protein haiwan dan tumbuhan kepada sebatian ammonium.
  2. Bakteria penitritan menukarkan sebatian ammonium kepada ion nitrit dan seterusnya ion nitrat.
• Baja bernitrogen turut membekalkan ion nitrat kepada tanah.

Proses yang Menyingkirkan Ion Nitrat daripada Tanah

• Penyerapan oleh tumbuhan: Akar menyerap ion nitrat untuk membentuk protein tumbuhan. Haiwan memperoleh nitrogen apabila memakan tumbuhan atau haiwan lain.
• Pendenitritan: Bakteria pendenitritan menukarkan ion nitrat di dalam tanah kepada nitrogen yang kembali ke udara.
• Proses melarut resap nitrat: Ion nitrat larut dalam air lalu mengalir ke sungai atau air bawah tanah.

Kepentingan Kitar Nitrogen

• Mengekalkan kandungan nitrogen atmosfera pada kira-kira 78% dengan menyingkirkan nitrogen untuk membentuk ion nitrat dan mengembalikannya ke udara melalui pendenitritan.
• Mengekalkan kesuburan tanah dan meningkatkan produktiviti tanaman:
  • Tumbuhan memerlukan nitrogen sebagai makronutrien.
  • Penggiliran tanaman dengan tumbuhan legum dan penggunaan baja mengembalikan ion nitrat ke dalam tanah.
  • Tanaman yang lebih sihat meningkatkan hasil dan pendapatan petani.
• Mengekalkan bekalan protein tumbuhan dan protein haiwan secara berterusan:
  • Nitrogen diperlukan untuk membentuk protein.
  • Protein membina sel baharu dan membaiki sel rosak.
  • Tumbuhan membentuk protein daripada ion nitrat; haiwan memperoleh nitrogen melalui pemakanan.
• Mengurangkan pencemaran alam sekitar:
  • Bakteria dan kulat pengurai menukarkan bangkai haiwan dan tumbuhan kepada sebatian ammonium, kemudian ion nitrat.
  • Proses seperti penitritan diaplikasikan dalam teknologi hijau untuk menghasilkan kompos.