Mineralisasi dan Imobilisasi Nutrien

Mineralisasi dan imobilisasi adalah proses mikroba yang berlawanan yang mengubah nutrien antara bentuk organik dan anorganik, mengatur seberapa banyak cadangan nutrien yang tersedia bagi tanaman setiap saat.

Definition

Mineralisasi adalah konversi mikroba dari nutrien yang terkandung dalam bahan organik menjadi bentuk anorganik terlarut seperti amonium dan fosfat; imobilisasi adalah penyerapan nutrien anorganik tersebut ke dalam biomassa mikroba, sementara waktu mengeluarkannya dari cadangan yang tersedia.

Scope

Topik ini mencakup konversi mikroba dari nutrien organik menjadi bentuk mineral yang tersedia bagi tanaman (mineralisasi) dan asimilasi balik nutrien mineral ke dalam biomassa mikroba (imobilisasi), peran pengendali rasio karbon-terhadap-nitrogen dari residu, dan pelepasan bersih nitrogen serta nutrien lainnya. Ini menghubungkan dekomposisi dengan pasokan nutrien.

Core questions

• Bagaimana mikroba mengubah nutrien organik menjadi bentuk yang tersedia bagi tanaman?
• Apa itu imobilisasi dan kapan proses ini mendominasi?
• Bagaimana rasio karbon-terhadap-nitrogen dari residu mengendalikan pelepasan bersih?
• Bagaimana mineralisasi dan imobilisasi menentukan waktu ketersediaan nutrien?

Key concepts

• Mineralisasi nitrogen dan fosfor
• Imobilisasi ke dalam biomassa mikroba
• Mineralisasi bersih dan imobilisasi bersih
• Rasio karbon-terhadap-nitrogen dari residu
• Dekomposisi dan pelepasan nutrien
• Perputaran biomassa mikroba

Key theories

Perputaran mineralisasi-imobilisasi

Mineralisasi dan imobilisasi terjadi secara bersamaan, dan keseimbangan bersihnya, apakah nutrien dilepaskan atau terikat, bergantung pada kandungan energi dan nutrien dari substrat yang diuraikan mikroba.

Kontrol rasio karbon-terhadap-nitrogen

Ketika residu memiliki rasio karbon-terhadap-nitrogen yang tinggi, mikroba menarik nitrogen mineral dari tanah untuk membangun biomassa (imobilisasi bersih); ketika rasio rendah, kelebihan nitrogen dilepaskan (mineralisasi bersih), sehingga kualitas residu mengatur waktu ketersediaan nutrien.

Mechanisms

Saat mikroba menguraikan residu organik untuk energi, mereka memutus ikatan yang menahan nutrien, melepaskan kelebihan nitrogen, fosfor, dan sulfur sebagai ion mineral ketika substrat mengandung lebih banyak nutrien daripada yang dibutuhkan mikroba. Jika substrat kaya karbon tetapi miskin nutrien, mikroba mengumpulkan nutrien mineral dari larutan tanah untuk membangun biomassa mereka, mengimobilisasinya sementara; nutrien tersebut dilepaskan kembali ketika mikroba tersebut mati dan terurai. Rasio karbon-terhadap-nitrogen dari residu adalah kontrol utama pada proses mana yang mendominasi.

Clinical relevance

Mineralisasi dan imobilisasi menjelaskan mengapa penggabungan residu tinggi karbon seperti jerami dapat sementara waktu membuat tanaman kekurangan nitrogen, sementara residu rendah karbon dan pupuk kandang melepaskan nutrien dengan cepat; mengelola kualitas dan waktu residu sangat penting untuk menyinkronkan pasokan nutrien dengan permintaan tanaman dan mengurangi kehilangan.

History

Pengakuan bahwa dekomposisi dapat melepaskan dan mengikat nutrien, yang dikendalikan oleh rasio karbon-terhadap-nitrogen dari masukan organik, menjadi prinsip dasar kesuburan tanah dan manajemen nutrien seiring dengan perkembangan biokimia tanah sepanjang abad ke-20.

Key figures

• Eldor A. Paul
• Nyle C. Brady
• Ray R. Weil

Seminal works

• paul2015
• brady2016

Frequently asked questions

Mengapa penambahan jerami ke tanah dapat sementara waktu mengurangi nitrogen untuk tanaman?

Jerami memiliki rasio karbon-terhadap-nitrogen yang tinggi, sehingga mikroba yang menguraikannya membutuhkan lebih banyak nitrogen daripada yang disediakan jerami dan menarik nitrogen mineral dari tanah ke dalam biomassa mereka; imobilisasi ini sementara waktu menurunkan nitrogen yang tersedia bagi tanaman sampai mikroba mati dan melepaskannya kembali.

Apa perbedaan antara mineralisasi dan imobilisasi?

Mineralisasi mengubah nutrien dari bahan organik menjadi bentuk anorganik yang tersedia bagi tanaman, sementara imobilisasi melakukan hal sebaliknya dengan mengunci nutrien anorganik ke dalam biomassa mikroba; keduanya terjadi secara bersamaan, dan keseimbangan bersihnya menentukan apakah nutrien dilepaskan atau ditahan.