Daur/Siklus Sulfur di Alam dan Penjelasannya

Sulfur adalah unsur yang paling melimpah dan terdistribusi secara luas di alam dan ditemukan baik di daerah pertanian bebas maupun gabungan. Sulfur, seperti nitrogen merupakan elemen penting bagi semua sistem kehidupan. Di dalam tanah, belerang ada dalam bentuk organik (mengandung belerang dan mengandung asam amino-sistein, metionin, protein, polipeptida, biotin, tiamin dll) yang dimetabolisme oleh mikroorganisme tanah agar tersedia dalam bentuk anorganik (belerang, sulfat, sulfit, thiosulphale, dll) untuk nutrisi tanaman. Dari total belerang yang hadir di dalam tanah hanya 10-15% yang berada dalam bentuk anorganik (sulfat) dan sekitar 75-90% ada dalam bentuk organik.

Siklus belerang mirip dengan siklus nitrogen. Transformasi belerang antara unsur organik dan unsur dan antara daerah tanah yang teroksidasi dan berkurang disebabkan oleh berbagai mikroorganisme, khususnya bakteri – Dengan demikian “konversi belerang organik ke daerah anorganik oleh mikroorganisme disebut sebagai mineralisasi sulfur.” ​​Belerang / sulfat, sehingga dilepaskan baik diserap oleh tanaman atau lolos ke atmosfer dalam bentuk oksida.

Daur sulfur
Daur sulfur di alam terlibat dalam pertumbuhan dan perkembangan buah pada melon. (Photo Oleh Wahid Priyono).

Berbagai transformasi belerang di tanah sebagian besar disebabkan oleh aktivitas mikroba, walaupun beberapa transformasi kimia juga dimungkinkan (misalnya oksidasi besi sulfida). Adapun jenis transformasi utama yang terlibat dalam siklus belerang antara lain yaitu: (1). Mineralisasi (2). Imobilisasi (3). Oksidasi dan (4). Pengurangan Sulfat

(1). Mineralisasi: Penguraian / dekomposisi senyawa sulfur organik besar ke unit yang lebih kecil dan konversi menjadi senyawa anorganik (sulfat) oleh mikroorganisme. Tingkat mineralisasi sulfur sekitar 1,0 sampai 10,0 persen / tahun.

(2). Imobilisasi: Konversi mikroba dalam mengubah senyawa sulfur anorganik ke senyawa sulfur organik.

(3). Oksidasi: Oksidasi senyawa belerang unsur belerang dan anorganik (seperti H2S, sulfit dan tiosulfat) menjadi sulfat (SO4) disebabkan bakteri chemoautotrophic dan fotosintetik.

Ketika protein tumbuhan dan hewan terdegradasi, belerang dilepaskan dari asam amino dan terakumulasi di dalam tanah yang kemudian dioksidasi menjadi sulfat dengan adanya oksigen dan dalam kondisi anaerobik, belerang organik terdekomposisi untuk menghasilkan hidrogen sulfida (sulfida organik/H2S). H2S juga dapat menumpuk selama reduksi sulfat dalam kondisi anaerobik yang selanjutnya dapat dioksidasi menjadi sulfat dalam kondisi aerobik,

Ionisasi
a) 2 S + 3O2 + 2 H2 O ——–> 2H2SO4 ————–> 2H (+) + SO4 (Aerobik)
Cahaya
b) CO2 + 2H2S ————–> (CH2 O) + H2 O + 2 S
Cahaya
ATAU H2 + S + 2 CO2 + H2 O ———> H2 SO4 + 2 (CH2 O) (anaerobik)

Anggota genus Thiobacillus sp. (obligat chemolithotrophic, non fotosintetik) misalnya, T. ferrooxidans dan T. thiooxidans adalah organisme utama yang terlibat dalam oksidasi unsur belerang menjadi sulfat. Ini adalah autotrof aerobik, non-filamen, chemosynthetic. Selain Thiobacillus, bakteri heterotrofik (Bacillus, Pseudomonas, dan Arthrobacter) dan jamur (Aspergillus, Penicillium) dan beberapa actinomycetes juga dilaporkan mengoksidasi senyawa sulfur. Bakteri hijau dan ungu (Photolithotrophs) dari genera Chlorbium, Chromatium. Rhodopseudomonas juga dilaporkan mengoksidasi belerang di lingkungan perairan.

Asam sulfat yang dihasilkan selama oksidasi belerang dan H: S sangat penting dalam mengurangi PH tanah alkali dan dalam mengendalikan keropeng kentang dan penyakit busuk yang disebabkan oleh bakteri Streptomyces. Pembentukan asam sulfat / Sulfat bermanfaat dalam pertanian dengan cara yang berbeda: i) karena anion asam mineral kuat (H2 SO4) dapat membuat tanah alkali sesuai untuk budidaya dengan memperbaiki PH tanah. ii) melarutkan garam anorganik yang mengandung nutrisi tanaman dan dengan demikian meningkatkan kadar fosfat larut, kalium, kalsium, magnesium dan sebagainya untuk nutrisi tanaman.

4. Pengurangan Sulfat: Sulfat di dalam tanah diasimilasi oleh tumbuhan dan mikroorganisme dan dimasukkan ke dalam protein. Ini dikenal sebagai “pengurangan sulfat/asimilasi sulfat”. Sulfat dapat dikurangi menjadi hidrogen sulfida (H2S) oleh bakteri pereduksi sulfat (misalnya Desulfovibrio dan Desulfatomaculum) dan dapat mengurangi ketersediaan belerang untuk nutrisi tanaman. Ini adalah “reduksi/disimilasi sulfat” yang sama sekali tidak diinginkan dari kesuburan tanah dan sudut pandang produktivitas pertanian.

Disimilasi/reduksi sulfat disukai oleh kondisi basa dan anaerobik tanah dan sulfat dikurangi menjadi hidrogen sulfida. Misalnya, kalsium sulfat diserang dalam kondisi anaerob oleh genus Desulfovibrio dan Desulfatomaculum untuk melepaskan H2S.

CaSO4 + 4H2 ———–> Ca (OH) 2 + H2 S + H2 O.

Hidrogen sulfida yang dihasilkan oleh reduksi dekomposisi asam amino sulfat dan belerang yang selanjutnya dioksidasi oleh beberapa spesies bakteri fototrofik hijau dan ungu (misalnya Chlorobium, Chromatium) untuk melepaskan unsur belerang.
Cahaya
CO2 + 2H2 + H2S ———–> (CH2O) + H2O + 2 S.
Enzim Karbohidrat Sulfur

Genera bakteri pereda sulfat predominan utama di tanah adalah Desulfovibrio, Desulfatomaculum dan Desulfomonas. (Semua anaerob obligat). Di antara spesies Desulfovibrio desulfuricans ini paling banyak terdapat di mana-mana, pembentukan non-spora, anaerob obligat yang mengurangi sulfat pada laju cepat di tanah tergenang air / tergenang. Sedangkan spesies Desulfatomaculum adalah pembentuk spora, anaerob obligat termofilik yang mengurangi sulfat di tanah kering. Semua bakteri pereduksi sulfat mengeluarkan enzim yang disebut “desulfurase” atau “reduktase bisulphate”. Tingkat reduksi sulfat di alam meningkat dengan meningkatnya kadar air (flooding), kadar bahan organik tinggi dan kenaikan suhu. Silakan baca juga artikel terkait berikut ini: Siklus Nitrogen, Denitrifikasi.

Add a Comment

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *