Siklus fosforus

Siklus fosfor adalah siklus biogeokimia yang menggambarkan transformasi dan translokasi fosfor dalam tanah, air, serta bahan organik hidup dan mati.Penambahan fosfor ke tanah terjadi karena penambahan pupuk anorganik dan organik (pupuk kandang) dan degradasi serta dekomposisi bahan organik (tumbuhan dan hewan), proses ketika fosfor bergerak melalui litosfer, hidrosfer, dan biosfer. Fosfor sangat penting dalam struktur dan fungsi sel tumbuhan dan hewan. Contohnya tanah di Australia yang secara alami memiliki persediaan fosfor yang rendah, sehingga diperlukan nutrisi tambahan dalam sistem peternakan komersialnya. Siklus fosfor merupakan salah satu siklus biogeokimia. Fosfor adalaha unsur kimia yang di temukan di bumi dengan beberapa bentuk seperti ion fosfat, yang terdapat di air, tanah dan sedimen. Umumnya jumlah fosfor di dalam tanah tidak besar dan sering membatasi pertumbuhan tanaman. Karena itulah masyarakat sering mengaplikasikan pupuk fosfat di lahan pertanian. Adapun hewan menyerap fosfat dengan memakan tumbuhan (herbivora). Fosfor memiliki peran penting bagi hewan dan tumbuhan, memiliki peran penting dalam perkembangan sel dan komponen utama dalam penyimpanan energi seperti ATP (Adenisine triphosphate), DNA dan lipid. Kurangnya fosfor yang ada di dalam tanah dapat menyebabkan penurunan hasil panen. Fosfor memiliki fungsi biologis yaitu dibutuhkan dalam pembentukan nukleotida, yang terdiri atas molekul DNA dan RNA, secara khusus DNA dihubungkan dengan ikatan ester fosfat (DNA helix ganda), selain itu kita dapat temui kalsium fosfat yang juga merupakan komponen utama dalam pertumbuhan tulang dan gigi mamalia, eksoskeleton serangga, dan membran sel fosfolipid. Pada dasarnya dari semua elemen yang di daur ulang di biosfer, fosfor adalah yang paling langka sehingga paling membatasi dalam sistem ekologi manapun.

Siklus Fosfor

Fosfat di lingkungan

Fosfor merupakan nutrien esensial bagi tumbuhan dan hewan yang berupa ion PO₄^3- dan HPO₄^2-. Ini adalah bagian dari molekul DNA, dari molekul yang menyimpan energi (ATP dan ADP) dan lemak dari membran sel. Fosfor juga termasuk bahan penyusun tulang dan gigi manusia dan hewan. Fosfor dapat ditemukan di perairan, tanah ataupun sedimen. Berbeda dengan senyawa lainnya, fosfor tidak ditemukan di udara dalam bentuk gas. Hal ini karena fosfor kebanyakan berbentuk cair pada suhu dan tekanan yang normal. Di atmosfer kita dapat menemukan fosfor sebagai partikel debu yang sangat kecil. Fosfor bergerak perlahan dari endapan di darat dan di sedimen, ke organisme hidup, dan jauh lebih lambat lagi ke dalam tanah dan air sedimen. Fosfor paling sering di temukan dalam formasi batuan dan sedimen laut sebagai garam fosfat. Garam fosfat yang dilepaskan dari batuan melalui pelapukan biasanya larut dalam air tanah dan akan diserap tanaman. Karena jumlah fosfor dalam tanah kecil, seringkali menjadi faktor pertumbuhan tanaman. Itu sebabnya banyak masyarakat yang menggunakan pupuk fosfat dalam pertanian. Fosfat juga merupakan faktor pembatas bagi pertumbuhan tanaman di ekosistem laut karena tidak larut dalam air. Hewan menyerap fosfat dengan memakan tumbuhan atau herbivora. Siklus fosfor melalui tumbuhan dan hewan jauh lebih cepat daripada melalui batuan dan sedimen. Ketika hewan dan tumbuhan mati, fosfat akan kembali ke tanah atau lautan lagi selama pembusukan. Setelah itu, fosfor akan berakhir di sedimen atau formasi batuan lagi, mengendap selama jutaan tahun dan akhirnya dilepaskan kembali melalui pelapukan dan siklus dimulai kembali. Fosfor bereaksi dengan kalsium (Ca²⁺), magnesium (Mg²⁺), besi (Fe³⁺), dan aluminium (Al³⁺). Reaksi fosfor di tanah bergantung pada tingkat keasaman, ppada tanah masam, fosfor terlarut dalam larutan tanah bereaksi dengan Fe dan Al membentuk kelarutan rendah Fe dan Al fosfat. Secara Biologis jumlah fosfor yang tersedia di alam relatif kecil sehingga produktivitas di banyak ekosistem darat dan perairan sering dibatasi oleh ketersediaan fosfor. Adanya campur tangan manusia dalam siklus fosfor dapat menimbulkan kerusakan di alam dengan konsekuensi tinggi. Misalnya, polusi fosfor pada badan air oleh limbah dan drainase dari lahan pertanian dapat berkontribusi dalam pertumbuhan ganggang biru-hijau beracun, kematian biota air, dan penurunan drastis kualitas badan air yang terkena dampak. Ekspor P dari tanah terjadi terutama melalui serapan tanaman. Fosfor juga dapat diekspor dari tanah melalui aliran permukaan dan erosi atau kehilangan permukaan melalui pencucian. Reaksi penyerapan dan desorpsi P terjadi pada permukaan dan tepi hidro oksida, mineral lempung, dan karbonat. Penyerapan umumnya terjadi oleh ikatan kovalen P dengan Fe dan Al di tanah asam dan kalsium karbonat (CaCO₃) di tanah basa. Reaksi presipitasi dan pelarutan sangat mempengaruhi ketersediaan P di dalam tanah. Pelarutan mineral P terjadi ketika mineral P larut seiring waktu dan mengisi kembali P dalam larutan tanah. Reaksi ini meningkatkan ketersediaan P. Di sisi lain, pengendapan terjadi ketika mineral P terbentuk dengan menghilangkan P dari larutan tanah. Reaksi ini menurunkan ketersediaan P. Pengendapan dan pelarutan merupakan proses yang sangat lambat. Pelarutan dan pengendapan P juga dapat terjadi karena perubahan potensi lembu merah yang disebabkan oleh genangan air musiman atau berkala dan pengeringan tanah. Siklus mikroba P dari bentuk larut anorganik ke bentuk organik tidak larut dikenal sebagai imobilisasi. Kebalikannya dikenal sebagai mineralisasi. Mineralisasi P dikatalisis oleh enzim fosfatase.

Fosfor bersama nitrogen diperlukan sebagai nutrisi untuk pertumbuhan hewan dan tumbuhan. Namun, nitrogen dan fosfor yang berlebihan dapat mengganggu keseimbangan lingkungan alami suatu ekosistem. Dapat terlihat pada sistem akuatik dimana peningkatan nutrisi ini dapat menyebabkan eutofikasi dan pertumbuhan alga yang berlebihan. Meningkatnya nitrogen dan fosfor disebabkan oleh beberapa faktor yaitu buruknya pengelolaan pertanian (penggunaan mineral atau pupuk organik yang tidak tepat). Limbah rumah tangga yang tidak diolah dengan baik dan air limbah industri. Secara tradisional, pupuk kandang menawarkan sumber nitrogen dan fosfor yang murah dan alami. Tetapi ketika pasokan nutrisi ini melebihi kebutuhan pertumbuhan tanaman, kelebihan nitrogen diubah menjadi senyawa yang mudah menguap seperti amonia, atau menjadi nitrat yang dapat dengan mudah mengalir ke air permukaan atau larut ke sistem air tanah. Kelebihan fosfor dapat terakumulasi di dalam tanah dalam bentuk fosfat dan masuk ke sistem air melalui limpasan dan erosi tanah.