Sumber Aneka Karya Abadi - Your trusted partner for laboratory instrument

Semua analis setuju bahwa nitrogen adalah nutrisi penting untuk semua organisme hidup di ekosistem hutan. Pasokan nitrogen di hutan seringkali cukup tetapi terkadang terbatas dalam kelimpahannya sehingga menyebabkan ketidakseimbangan. Kadar nitrogen yang tidak seimbang ini dapat mengakibatkan kerusakan pada area hidup dan pemijahan organisme yang tinggal di sungai, penurunan kesehatan hutan, dan pelanggaran standar baku mutu untuk air minum. Untuk menghindari terjadinya hal tersebut, penting untuk mengendalikan kuantitas nitrogen dalam tanah hutan. Berdasarkan ISO 13878:1998 dan AOAC 993.13-1996, penetapan nitrogen dalam tanah dapat dilakukan dengan metode pembakaran (combustion).

Nitrogen merupakan unsur penting dari semua tanaman hidup. Senyawa nitrogen membentuk sebagian besar protoplasma, zat hidup sel tumbuhan, dan karena itu nitrogen berfungsi mengontrol produksi jaringan, termasuk kayu. Pertumbuhan akar pohon juga sangat dirangsang oleh konsentrasi nitrogen yang lebih tinggi di dalam tanah. Beberapa senyawa nitrogen bergerak dalam tanaman dan ini memungkinkan pohon untuk memanfaatkan cadangan yang tersimpan, misalnya di kayu, dan mentransfernya ketika ada kekurangan nitrogen yang tersedia di dalam tanah.

Nitrogen (N) adalah unsur hara esensial yang sangat melimpah seperti gas nitrogen (N₂₎ di atmosfer dan juga sebagai berbagai mineral dan bentuk organik dalam tanah. Amonium, amonia, dan nitrogen organik adalah bentuk nitrogen yang biasanya ada di tanah hutan. Dalam 150-200 tahun terakhir, peningkatan masukan nitrogen manusia ke lingkungan telah mengakibatkan kelebihan pasokan nitrogen di beberapa kawasan hutan yang dapat merusak hutan. Beberapa hutan, dalam ekosistemnya, memang terbukti mampu untuk mempertahankan dan mendaur ulang nitrogen reaktif sehingga mencegah senyawa tersebut memasuki saluran air. Namun, jika ekosistem hutan terganggu (seperti penebangan liar), maka kemampuannya untuk menahan nitrogen reaktif akan berkurang. Kelebihan nitrogen reaktif di lingkungan sebagian besar muncul dari emisi kendaraan, pembangkit listrik pembakaran bahan bakar fosil, produksi makanan dan limbah, dan pupuk nitrogen. Masukan nitrogen reaktif yang meningkat ke ekosistem hutan terjadi terutama dalam bentuk deposisi atmosfer basah (melalui curah hujan) dan kering (gas dan partikulat). 

Selain kelebihan pasokan nitrogen di dalam tanah hutan, kekurangan nitrogen atau rendahnya ketersediaan nitrogen juga menyebabkan kerusakan hutan karena akan terjadi persaingan untuk nitrogen antara tanaman dan/atau mikroorganisme tanah sehingga pohon yang tumbuh akan kehilangan kekuatannya beberapa tahun setelah ditanam. Selain itu, ciri-ciri lain dari pohon yang tanahnya kekurangan nitrogen, yaitu:

• Penurunan pertumbuhan
• Dedaunan berwarna hijau muda atau menguning
• Seragam menguning di seluruh pohon
• Bentuk daun yang lebih kecil

Walaupun kandungan atmosfer sekitar 80% adalah nitrogen (N₂), namun tidak ada yang secara langsung dapat digunakan oleh tanaman. Sementara itu, keberadaan dan ketersediaan senyawa nitrogen dalam tanah sangat terbatas, terlebih dari sifat senyawa nitrogen yang mudah hilang (leaching). Lalu, bagaimana caranya agar nitrogen selalu tersedia dan seimbang di dalam tanah? Untuk itu, perlu dilakukan pemanfaatan nitrogen bebas dari udara melalui penambatan (pengikatan nitrogen). Penambatan nitrogen merupakan proses biokimiawi di dalam tanah yang memainkan salah satu peranan paling penting, yaitu mengubah nitrogen atmosfer (nitrogen bebas) menjadi nitrogen dalam persenyawaan/ nitrogen tertambat yang melibatkan peran mikroba tertentu. Bakteri yang mampu mengikat nitrogen bebas adalah genus Rhizobium, tetapi hanya dapat hidup jika bersimbiosis dengan tanaman dari suku Leguminoceae. Bakteri Rhizobium merupakan mikroba tanah yang mampu mengikat nitrogen bebas di udara menjadi ammonia (NH₃) yang akan diubah menjadi asam amino yang selanjutnya menjadi senyawa nitrogen yang diperlukan tanaman untuk tumbuh dan berkembang. Bila unsur N cukup tersedia bagi tanaman maka kandungan klorofil pada daun akan meningkat dan proses fotosintesis juga meningkat sehingga asimilat yang dihasilkan lebih banyak, akibatnya pertumbuhan tanaman menjadi lebih baik.

Selain pengikatan nitrogen, hutan juga harus dikelola untuk meminimalkan kehilangan N dari kegiatan penebangan kayu (terlebih lagi penebangan liar, dan untuk mendorong input N dari sumber biologis, serta dilakukan penetapan nitrogen dalam tanah.

Penetapan Nitrogen dalam Tanah

Salah satu metode untuk menentukan nitrogen dalam tanah yaitu metode pembakaran (combustion), metode ini lebih dikenal dengan nama metode dumas, yaitu metode kuantitatif dalam penentuan kadar protein dan total nitrogen pada suatu sampel yang didasarkan pada pembakaran sampel pada suhu tinggi dan pada tahap akhir diubah menjadi gas N₂ yang nantinya ditangkap oleh detektor menjadi % nitrogen atau protein.

Gambar 1. Tahap Analisis pada Instrumen Nitrogen Dumas Analyzer

Dalam analisisnya terdapat 3 tahapan pada instrumen yang ditunjukkan pada Gambar 1, tahapan tersebut dijelaskan sebagai berikut :

Tahap I

​Tahap Pembakaran : Pada tahap ini sampel dibakar oleh oksigen murni pada suhu 1000^oC sehingga menghasilkan gas nitrogen dioksida (NO_x) , karbon dioksida (CO_²) dan air (H₂O).

Tahap II

Tahap Reduksi dan Pemisahan : Produk yang dihasilkan pada Tahap I akan dikumpulkan untuk mencapai kesetimbangan. Pada tahap ini, air dan karbon dioksida ditangkap dan gas nitrogen dioksida diubah menjadi molekul gas nitrogen (N₂) dengan bantuan tembaga panas.

Tahap III

Tahap Deteksi : Sinyal akan dihasilkan dengan adanya thermal conductivity detector yang akan memunculkan nilai dari hasil analisa.

Gambar 2. Contoh Alat Nitrogen Dumas Analyzer

Bila dibandingkan dengan metode Kjeldahl, metode Dumas memiliki beberapa keuntungan dengan penggunaannya yang mudah dan otomatis, yakni sebagai berikut:

• Metode Dumas lebih cepat dibandingkan dengan metode Kjeldahl, yaitu hanya membutuhkan 4-5 menit per analisis, sedangkan waktu yang dibutuhkan untuk metode Kjeldahl adalah sejam atau lebih. Oleh karena itu, metode Dumas sangat efisien untuk pengujian sampel dengan jumlah banyak.
• Metode Dumas tidak menggunakan bahan kimia beracun sehingga ramah lingkungan dan tidak berbahaya bagi User.
• Tidak memerlukan preparasi reagen.

Dari penjelasan diatas, metode Dumas untuk penentuan nitrogen dalam tanah lebih tepat digunakan. Selain karena metodenya yang lebih cepat, metode tersebut lebih aman digunakan oleh user dan lebih ramah lingkungan.

Referensi:

Golden, H. How does Forest Harvesting Affect Nitrogen in Streams?. SUNY College of Environmental Science and Forestry: USA.

Jurgensen, F. M. dkk. 1990. Nitrogen Fixation in Forest Soils of The Inland Northwest: Symposium on Management and Productivity of Western-Montane Forest Soils. USA.

Sari, R. dan Prayudyaningsih, R. 2015. Rhizobium: Pemanfaatannya sebagai Bakteri Penambat Nitrogen. Buletin EBoni Vol 12 No. 1: Makassar.

shuttershock.com

Velp Dumas Nitrogen Analyzer - NDA 701 | Distributor Resmi Velp Indonesia - PT. Sumber Aneka Karya Abadi (saka.co.id)

Velp Scientifica. 2017. Nitrogen Determination in Soil according to Dumas Combustion Method. Application Note. Velp: Italy.