Dalam air disistem aquaculture, bakteri mentransformasi potensial racun dari senyawa ammoniak khususnya yang tak terionisasi untuk menjadi nitrat melalui proses nitrifikasi.

    Proses tersebut memerlukan oksigen dan menurunkan keasaman  dan mempengaruhi nilai alkalinitas. Hal ini dapat terjadi pada pH rendah, tapi lebih baik lagi proses tersebut terjadi mendekati pH 8. Aerasi dan pemberian kapur secara regular dapat membantu menjaga efektifitas proses nitrifikasi.

    Nitrifikasi adalah proses alami yang mengembalikan kekondisi normal yang dilakukan oleh bakteri dengan cara mengoksidasi dan mentransformasi senyawa amoniak yang potensial berracun menjadi senyawa nitrat yang tak beracun.

    Proses ini sangat penting dalam budidaya tambak udang dan sistem yang menggunakan air secara sistem tertutup, dimana konsentrasi amoniak dapat mencapai tingkat yang berbahaya bagi ikan dan udang.

Proses Nitrifikasi

    Proses ini dilakukan 2 tahap, pertama  oleh bakteri dari genus nitrosomonas  yang mengoksidasi ammoniak atau ammonium menjadi nitrit dan kedua oleh bakteri dari genus Nitrobacter mengoksidasi dari nitrit menjadi nitrat. Karena kerja dua jenis bakteri ini bersama, nitrit secara normal dioksidasi segera, walaupun masih kurang dimengerti secara baik, kandungan nitrit kadang-kadang ditemukan secara akumulasi didalam system akuakultur.

    Ketika nitrit diabsorbsi oleh ikan dan hewan organic lainnya, yang dapat mengikat hemoglobin menjadi methemoglobin atau keracunan nitrit yang dikenal dengan nama  Brown Blood Disease. Perlu diingat proses nitrifikasi ini mengkonsumsi oksigen dan menjadi salah satu sumber menurunkan derajat keasaman air karena melepaskan ion hydrogen.

    Nitrifikasi menggunakan sebagian kecil energi yang dilepaskan ketika ammonia dioksidasi menjadi nitrat dan mengurangi karbon anorganik dalam CO2 menjadi karbon organic. Nitrifikasi diantara kelompok organisme dikenal sebagai bakteri Chemoautothrophik yang dapat mengoksidasi bahan organik dengan proses non photosintesis.

Sumber ammonia

    Pupuk dan pakan adalah sumber amoniak dalam sistem budidaya Persentase nitrogen dari tipe pupuk ammonium dapat dilihat pada tabel 1. Beberapa  tidak memakai urea sebagai pupuk ammonium, tapi begitu urea dilarutkan dalam air secara cepat akan melepaskan ammonia dan karbon dioksida. Pupuk ditambak digunakan dalam jumlah kecil dan secara normal tidak sampai mencapai level yang beracun. Ammonium dari pupuk diserap oleh phytoplankton dan dikonversikan menjadi nitogen organik dalam bentuk protein. Ketika plankton mati, didekomposisi dan melepasakan ammonia.

    Dalam proporsi kecil sebagian pupuk nitrogen dapat juga menjadi nitrogen organik ditubuh ikan atau udang melalui rantai makanan. Walaupun demikian sejumlah ammonia ditambahkan ketambak sebagai pupuk, proses nitrifikasi tidak mengurangi keuntungan dari pemupukan, karena nitrat sebagai sumber nitrogen bagi phytoplankton.

Pakan dan sampah nitrogen

    Udang dan ikan selalu makan apa yang diberikan padanya, sejumlah besar dari pakan diabsorbsi melalui saluran pencernaan dan dirubah menjadi biomas  dan sisanya dikeluarkan dalam bentuk feces. Pakan yang tidak termakan dan  feces, didekomposisi dan melepaskan karbon dioksida, ammonia dan nutrisi anorganik lainnya. Semua nitrogen yang terkandung dalam pakan dan tidak dapat dirubah menjadi biomas akan potensial  terlepas sebagai ammnonia dalam air.

    Pakan dalam budidaya memiliki range protein antara 25 s/d 40 % , sedangkan ikan dan udang mengandung 14 – 18 % protein kasar. Nitrogen dan protein kasar mempunyai hubungan dengan persamaan sebagai berikut :

% protein kasar = % Nitrogen X 6,25

    Jika produksi ikan 1000 kg  dengan kandungan protein kasar 15 % ( 2.40% nitrogen) di tambak 2000 m3 air dan menggunakan pakan 2000 kg dengan protein kasar 32 % (5,12 % nitrogen). Input nitrogen  menjadi 102,4 kg (2000 kg X 0.0512) dan 24 kg nitrogen yang dikonversikan menjadi biomas ikan (1000 kg X 0,024), jadi ada 78.4 kg nitrogen   ( 102.4 kg nitrogen pakan – 24 kg nitrogen pada ikan) yang masuk ke air menjadi amoniak. Ini contoh yang menunjukkan 23.4 % dari nitrogen pakan dikonversikan secara kurang baik menjadi biomas ikan, tapi masih bisa ditingkatkan menjadi lebih dari 40 %.

    Apabila semua potensial nitrogen yang dihasilkan dari 2000 kg pakan masuk kedalam 2000 m3 air, maka konsentrasi amoniak nitrogennya mencapai 39 mg/liter.

    Tergantung pada spesies dan pH dan temperatur air, konsentrasi ammonia nitrogen 2 – 10 mg/liter dapat beracun. Untungnya, nitrifikasi dan proses alami lainnya seperti volatilisasi, pengambilan oleh mikroorganisme dan hilangnya akibat pembuangan air selalu mencegah konsentrasi akumulasi potensial maksimum.

Nitrifikasi dan keasaman

    Nitrat tidak toksik, tapi proses nitrifikasi mengkonsumsi oksigen terlarut dan menjadi sumber menurunkan keasaman air sehingga mempengaruhi nilai alkalinitas. Nitrifikasi menyumbang 30 -40 % kebutuhan oksigen terlarut.

    Pabrik pupuk melaporkan keasaman dari pupuk ammonium yang dipakai memerlukan kalsium karbonat seperti ditunjukkan pada tabel 1.

    Pada dosis pemupukan ditambak 50 – 100 kg/Ha/siklus akan memproduksi keasaman yang membutuhkan kalsium karbonat sama dengan 80.5-160 kg/Ha/siklus.

    Tingkat keasaman dapat menjadi problem serius dengan konsentrasi alkalinitas dibawah 20 mg/liter, sehingga pemberian kapur secara periodik dibutuhkan untuk menghindari .

Pemberian kalsium karbonat (Ca CO3)

    Input nitrogen yang diberikan ketambak dalam bentuk pakan lebih tinggi dari pada aplikasi pupuk nitrogen. Jumlah kalsium karbonat yang dibutuhkan dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :

CaCO3 (kg) = Pemberian Pakan (kg) X Protein kasar pakan (%) X 0.01285

    Ditambak yang memproduksi 5000 kg udang/Ha/siklus dengan pakan 35 % protein dab FCR 2, maka kalsium karbonat  diperlukan 4.498 kg/Ha.  Dalam sistem yang menggunakan air sirkulasi, pemberian 1000 kg pakan per hari dengan protein 30% maka memerlukan kalsium karbonat 385 kg/Ha/hari.

    Dalam sistem intensif, proses nitrifikasi dapat menyebakan penurunan nilai pH dan alkalinitas secara cepat, sehingga diperlukan aplikasi kalsium karbonat yang reguler.

    Nitrifikasi adalah proses alami dan bakteri nitrifikasi terdapat dimana-mana, jadi tidak perlu menambahkan ke dalam sistem yang ada tapi untuk permulaan terutama pada air laut diperlukan untuk mempercepat pengembangbiakannya.

    Nitrifikasi dapat terjadi pada pH rendah, tapi terbaik dengan pH mendekati 8, sehingga pemberian kapur secara reguler dapat meningkatkan efektifitasnya. Konsetrasi oksigen terlarut yang rendah dapat dihubungkan dengan rendahnya kecepatan proses nitrifikasi, seperti contoh   tambak yang dimalam hari memiliki oksigen rendah akan mengandung amoniak yang tinggi dibandingkan dengan tambak yang dimalam hari mengandung oksigen tinggi, sehingga ketersediaan aerasi dimalam hari juga untuk meningkatkan proses nitrifikasi.

Toksisitas Nitrit

    Dalam air tawar, toksisitas nitrit dapat dilawan dengan pemberian Sodium Chlorida (NaCl) dengan mengatur kandungan chloridanya. Chloride dapat mencegah penyerapan nitrit oleh insang ikan dan organisme air. Dengan rasio 20 : 1 chlorida dan nitrit dapat mencegah toksisitas  nitrit. Keracunan oleh nitri kurang dijumpai pada air payau dan laut.

    Dalam system intensif, system Heterotrophic terdiri dari tingkat bakteri floc yang tinggi yang menggantikan jumlah phytoplankton yang besar, sehingga tidak dijumpai tingkat amonia yang ekstrem.

    Amoniak dirubah dari dalam air menjadi biomas bakteri tapi tingkat proses nitrifikasi menjadi tinggi juga.

Di terjemahkan dari Nitrification Important Process In Aquaculture by Claude E.Boyd,Ph.D.