Nitrogen (N2) adalah komponen terbesar dalam komposisi gas di atmosfer bumi.
Baik tumbuhan, hewan, maupun manusia, membutuhkan nitrogen untuk proses pertumbuhan dan perkembangannya. Nitrogen adalah unsur utama dalam pembentuk asam amino, asam yang digunakan sebagai bahan penting dalam molekul pembentuk protein. Adapun di alam ini, nitrogen dapat ditemukan dalam bentuk senyawa N2, NO3, NO2, dan NH4. Ketersediaan nitrogen di alam dapat terpenuhi karena adanya daur nitrogen yang berlangsung secara terus menerus.
Daur nitrogen adalah salah satu daur biogeokimia yang terjadi di bumi karena adanya interaksi yang terjadi antar komponen dalam ekosistem. Nitrogen secara umum terdapat dalam lapisan udara bumi (atmosfer) dan sebagian kecil terdapat dipermukaan litosfer bumi. Nitrogen banyak digunakan oleh tumbuhan sebagai bahan baku pertumbuhan makronya. Adapun beberapa sumber nitrogen di alam dapat tersedia karena terjadinya proses pemecahan nitrogen di udara secara alami melalui kejadian berikut ini.
1. Petir
Petir mempunyai energi besar yang bisa digunakan untuk memecah N diatmosfer sehingga ia dapat bereaksi dengan oksigen dan membentuk Nitrat (NO3). Nitrat (NO3) jatuh ke tanah bersama air hujan dalam daur air sehingga kemudian menjadi hara penting dalam menunjang kesuburan tanaman.
2. Fiksasi
Ada beberapa bakteri yang memiliki kemampuan untuk mengikat nitrogen di udara (N2) menjadi bentuk terikat di tanah (NO3). Bakteri yang memiliki kemampuan ini misalnya bakteri Rhizobium, Marsiella crenata, Azotobacter, Rhodospirillum, Clostridium, dan bakteri kemoautotrof. Kedua bakteri ini bersimbiosis dengan tanaman Leguminosa (kacang-kacangan) dan membentuk bintil akar.
3. Penambangan
Nitrogen sangat dibutuhkan tanaman untuk memperoleh pertumbuhan yang maksimal. Para petani biasanya memberikan tambahan pupuk ke tanaman. Pupuk nitrogen seperti Urea dan ZA diperoleh melalui proses penambangan nitrogen yang ada di udara. Penambangan semacam ini hanya dapat dilakukan dengan bantuan teknologi tinggi.
Daur nitrogen sebagai salah satu bentuk daur biogeokimia berlangsung karena diawali proses penambatan nitrogen di udara melalui fiksasi yang dilakukan oleh bakteri tanah, karena bantuan petir, serta karena penambangan yang dilakukan oleh manusia. Setelah mengalami fiksasi, nitrogen kemudian melalui beberapa tahapan lanjut yang meliputi amonifikasi, nitrifikasi, dan denitrifikasi.
1. Amonifikasi
Amonifikasi adalah pengubahan senyawa amonia atau nitrat menjadi ammonium. Dalam daur nitrogen, ammonium dapat dihasilkan dari pengubahan nitrat yang dilakukan oleh bakteri Micrococcus denitrifican. Proses amonifikasi membuat jumlah nitrat di tanah jadi berkurang sehingga bersifat merugikan tanaman. Amonifikasi juga dapat terjadi pada aktivitas perombakan jasad mati dan metabolisme tubuh. Hasil ekskresi dan jasad mati dapat terdekomposisi oleh detritivor dan menghasilkan amonia (NH3) yang kemudian berubah menjadi amonium (NH4). Amonium memang dapat langsung dimanfaatkan oleh tumbuhan, namun sebagian besar darinya justru digunakan bakteri aerob sebagai sumber energi.
2. Nitrifikasi
Nitrifikasi adalah proses konversi amonium menjadi nitrat dengan bantuan enzim nitrogenase melalui 2 tahapan yaitu tahap nitritasi dan nitratasi. Nitritasi adalah konversi amonium menjadi nitrit (NO2) dengan bantuan bakteri Nitrosomonas, sedangkan nitratasi adalah konversi nitrit (NO2) menjadi nitrat (NO3) dengan bantuan bakteri Nitrobacter. Dalam daur nitrogen, nitrifikasi hanya dapat berlangsung pada kondisi cukup oksigen (aerob), sedangkan pada kondisi tidak cukup oksigen (anaerob) proses denitirifikasilah yang akan terjadi.
3. Denitrifikasi
Denitrifikasi adalah suatu proses dalam daur nitrogen yang menyebabkan pelepasan nitrogen ke udara dipicu oleh kondisi anaerob di dalam tanah. Di kondisi anaerob, bakteri-bakteri di tanah -seperti Micrococcus denitrifican, Thiobacillus denitrifican, dan Pseudomonas denitrifican, mengambil oksigen dari nitrat yang ada di dalam tanah. Karena kondisi ini, beberapa nitrat berubah menjadi nitrogen (N2) sehingga ia kembali terlepas ke udara. Seperti amonifikasi, denitrifikasi juga sangat merugikan tanaman karena pasokan nitrit untuk kesuburan tanah jadi berkurang.