Bahan kajian MK. Manajemen Kesuburan Tanah PENGELOLAAN PUPUK UREA & APLIKASINYA

1. Bahankajian MK. ManajemenKesuburan Tanah PENGELOLAAN PUPUK UREA & APLIKASINYA Diabstraksikanoleh: smno.jursntnhfpub.2012

2. MANAJEMEN PUPUK UREA MANAGING UREA-CONTAINING FERTILIZERS Larry G. Bundy Department of Soil Science University of Wisconsin

3. MENGATASI KEHILANGAN PENGUAPAN NITROGEN OVERCOMING NITROGEN VOLATILIZATION LOSSES Larry G. Bundy Department of Soil Science University of Wisconsin

4. UREA menjadi Amoniak (NH3) ….. Hilang,,

5. Penggunaan pupuk Nitrogen di Wisconsin, 1984 and 2000.

6. Penggunaan pupuk N di Wisconsin (tons)

7. REAKSI UREA DALAM TANAH Equation 1. Hidrolisis Urea Soil (NH4)2CO3 Ammonium Carbonate (NH2)2CO + 2H20 Urea Water Urease Equation 2. + (NH4)2CO3 + 2H+ 2NH4 + CO2 + H20 Ammonium Ammonium Carbon Water Carbonate Dioxide (gas) Equation 3. NH4 + OH- NH3 + H2O Ammonium Hydroxyl Ammonia Water +

8. Kecepatan hidrolisis Urea dalam tanah lempung-debu yang suhunya berbeda-beda 62o 79o 50o Waktu setelah aplikasi urea (hari)

9. Perubahan pH tanah lempung-debu yang dipupuk urea, suhu tanah berbeda 79o 50o Waktu setelah aplikasi urea (hari)

10. Efek pH tanah terhadap persentase N sebagai ammonia dan ammonium

11. Kehilangan Penguapan Ammonia • Urea danpupuk-pupukygmengandung urea • Hanyapadaaplikasidipermukaantanah • Tillage or rain in 2-3 days controls loss • Kehilangan-besarjarangterjadi • Kehilanganmaksimum = 20-30 % daripupuk N

12. Faktor yang mendorong kehilangan ammonia • Setelah aplikasi tidak ada hujan dan tdk ada irigasi • Residu tanaman ada di permukaan tanah • Suhu tinggi • pH tanah tinggi (alkalis) • Kandungan liat rendah dan miskin BOT (KTK rendah) • Initially moist soil followed by drying

13. KehilanganPenguapanAmmonia

14. Efek kehilangan ammonia dari pupuk yang disebar di permukaan tanah thd hasil jagung, Lancaster, WI

15. Efek kehilangan ammonia dari pupuk yg disebar di permukaan tanah thd hasil hijauan rumput, Lancaster, WI

16. Sumber N dan Pengelolaannya Sumber Nitrogen pada tanaman jagung tanpa olah tanah

17. Efek sumber N dan penempatannya pada kondisi tanpa oleh tanah terhadap hasil jagung dan Kadar N daun-bendera 1

18. Efek Sumber N dan Metode Aplikasinya thd hasil jagung, Janesville and Winnebago, WI1

19. Efek Sumber N & Metode Aplikasinya thd Haisl Jagung, Arlington, WI1

20. Perlakuan pada studi dekomposisi residu N • Waktuaplikasidan Doses N (UAN dan ammonium sulfate) • Sulfur seabagai gypsum diaplikasikannuntukmenyediakan sulfur • Perlakuandilakukanpadaresidutanamanjagungmusimsebelumnya.

21. Waktu aplikasi, sumber dan dosis pupuk N pada hasil biji jagung, Arlington, 1999-2001

22. SUMBER Nitrogen & PENGELOLAANNYA PenghambatUreaseuntukmengendalikankehilangan Ammonia

23. Penghambat Urease N-(n-butyl) thiophosphorictriamide (NBPT) ProdukKomersial - Agrotain

25. Peningkatan hasil biji jagung akibat aplikasi penghambat urease dengan pupuk urea

26. Sumber Nitrogen dan Manajemennya Aplikasi Urea padaMusimDingin (winter)

27. Efek sumber N, waktu aplikasi, dan dosis pada hasil jagung, Illinois1

28. Sumber Nitrogen dan Pengelolaannya Aplikasi Urea sebelumtanampadatanah-tanahberpasir

29. Efek Sumber N dan waktu aplikasinya thd hasil jagung, Hancock, WI (rataan 2 tahun)

30. Efek sumber N dan waktu aplikasinya thd hasil jagung, Hancock, WI ( rataan 2 tahun.)

31. IKHTISAR • Urea-containing fertilizers are widely used (75-80% of the N in Wisconsin). • Ammonia loss can occur from surface applied urea fertilizers • Faktor tanah dan iklim mempengaruhi kehilangan ammonia. • Kehilangan maksimum jarang melebihi 20% dari pupuk N yang digunakan.

32. IKHTISAR • Sumber N kadangkala menunjukkan hasil lebih baik dengan material non-urea • Factors other than ammonia loss may contribute to these results. • Urease inhibitors can reduce ammonia loss from urea fertilizers. • Manfaat ekonomis dari penghambat urease “tidak pasti”.

33. IKHTISAR • Aplikasi urea padamusimdinginpadatanah-tanah yang beku, rawankehilangan N • Preplant applications of urea on sandy soils should be avoided

34. KONTROL KEHILANGAN PENGUAPAN NITROGEN • Incorporate or inject urea-containing fertilizers • Use non-urea N sources for surface applications • Perhatianaplikasipenghambatureasekalauadarisikopenguapan N tinggi

35. Hasiljagungdenganpupuk N disebarpermukaantanah

36. PENGUAPAN AMMONIA

37. Efek Sumber N dan waktu aplikasinya thd hasil jagung, Hancock, WI

39. PENTINGNYA NITROGEN DALAM LINGKUNGAN • N2 menyusun 80% dari atmosfir • N2 tidak dapat digunakan langsung oleh kebanyakan organisme • N2 is not a problem until its in a reactive form like NH3 or NO3 and is out of balance in nature • N is the major component of proteins and nucleic acids • Often the most limiting nutrient for plant growth • Kalau kondisinya tidak seimbang, N dapat berdampak negatif langsung dan tidak langsung pada lingkungan

40. SIKLUS NITROGEN BOT Partikel tanah Pencucian

41. REAKSI-REAKSI DALAM SIKLUS N • N memasukisiklusnyamelalui: • N fixation • Fertilization • N fixation • Non-biological Lightning Burning fossil fuels N2 + O2 2 NO 2NO + O22 NO2 2 NO2 + H2O HNO3+ HNO2 HNO3 H+ + NO3- (Nitrate; Readily used by plants) • Biological N fixation Microorganisms Nitrogenase N2 + 6 e- + 8H+ 2NH3 (Ammonia)+ H2 Fe, Mo

42. Fiksasi N secara Biologis • Jasad fiksasi N secara simbiotik • Responsible 70% of all N fixation • Microorganisms • Rhizobium bacteria • Menginfeksi akar tanaman legume • Frankia bacteria • Menginfeksi akar pohon tertentu • Proces Fiksasi N • Bacteria reduce N2 to NH3 • Plants take up NH3 and combine it with Carbon skeletons to produce amino acids • Other plants only have access to this fixed N by the plant dying and becoming part of the soil organic matter-N pool • High levels of N will reduce biological N fixation • Jasad renik fiksasi N yang hidup bebas • Responsible for 30% of world N fixation • Microrganisms • Cyanobacteria • Dapat ditemukan pada lahan padi sawah • Azospirrilium, Azobacter, and Clostridium bacteria • Dapat ditemukan dalam tanah • Menghasilkan NH3 untuk digunakan sendiri.

43. PUPUK N • Produced by the Haber-Bosch process • Developed in 1913 • Process High pressure High temperature N2 + 3H2 NH3 Fe catalyst • Primarily responsible for the green revolution, but also responsible to large increase of reactive N in our environment

44. Ammonifikasi (Mineralisasi) • N in plant protein may become part of the soil’s OM nitrogen pool by microbial degradation of: • Dead plant litter • Undigested protein in animal feces • N-organik dikonversi menjadi ammonia oleh Bakteri Tanah • Process R-NH2 NH3 + R • Dilakukan oleh bakteri aerobic dan anerobik • Increased by: • Increased soil OM-N pool • Increased soil temperatures • Soil pH > 7 • High soil moisture • NH3 rapidly converted to NH4+ at pH < 7.5 • NH4+ is relatively stable • N dicerna oleh binatang dan diekskresikan sebagai urea (mammalia) atau asam urat (unggas)

45. O Urease H2N – C – NH22NH3 + CO2 Urea O H C N 5 steps w/ H N C Urease C O 4NH3 + 5CO2 O C C N N H H Uric acid

46. NASIB AMMONIA YG DILEPASKAN DARI MINERALISASI • Penggunaan oleh Tanaman • Imobilisasi • Bacteria incorporate N into their own cells and contribute to soil OM-N pool • Terjadi dalam tanah yang C:N rationya tinggi • Pencucian • Terjadi pada tanah-tanah berpasir • Mempunyai kemampuan rendah mengikat NH4+ • Kation maonium tercuci ke dalam groundwater kalau air hujan menembus ke dalam tanah • Tanah-tanah yang kaya liat dan BOT dapat mengikat NH4+ yang hanya dapat hilang melalui erosi tanah.

47. Nitrification • Highest proportion of NH4+ is converted to NO3 by aerobic bacteria NitrosomasNitrobacter O2 4H O2 NH4 NO2 NO3 • Reaksinyaberlangsungcepatpadakondisi: • Warm temperatures • Well aerated soils • Neutral pH • Tanah lembab • Tanah subur • Reaksinyaberlangsunglampatpadakondisi: • Suhudingin • Tanah jenuh air • pH tanahmasam • During nitrification, soil pH may decrease as NH4 is converted to NO3

48. Penguapan • NH4+ tidak menguap • In soils with high pH (> 7.0), NH4+ is converted to NH3 which can volatize into the atmosphere as a gas • NH3 is also released when the urea (in mammals) or uric acid (in poultry) excreted in urine mixes with the urease or uricase enzymes produced by the bacteria in the feces in in manure in barns, outdoor lots, manure storage structures, and in fields after application • Jumlah NH3 yang diuapkan • 20 to 70% of the N in manure • Ammonia losses from animal agriculture represents 75% of all NH3 emitted in the U.S. • Laju penguapan NH3 ditingkatkan oleh: • pH tanah > 7.0 • Suhu tanah > 50 F • Pergerakan angin kencang.

49. PERILAKU NO3- HASIL NITRIFIKASI • Diserap oleh tanaman • Pencucian masuk ke groundwater • NO3 is highly soluble in water and does not bind to soil particles • During periods of excessive precipitation, NO3 transported to ground water as water infiltrates the soil • Carries Ca, Mg, and K cations out of the soil reducing fertility while leaving Al which is toxic to plants • NO3 may be transported to surface waters via tile drainage • Faktor-faktor yang emningkatkan pencucian hara • Akumulasi NH4+ dalam tanah selama musim dingin • Increased NO3 in soil as nitrification increases with increased soil temperatures • Rendahnya penyerapan NO3 oleh tanaman muda • Kandungan lengas tanah yang tinggi

50. PERILAKU NO3- HASIL NITRIFIKASI • Denitrifikasi • Conversion of NO3 to N2 in anerobic conditions in soil or manure storage areas • Process C6H12O6 + 4 NO3 6CO2 + 6H2O + 2N2 + NOx NOx = NO, NO2 or N2O • N2danNOxgas-gas yang dilepaskankelingkungan • N2bersifat inert dalamlingkungan • NOxmempunyaibanyakefekburukthdlingkungan • Denitrificationditingkatkanoleh: • Tanah kaya N • Tanah Anerobik • Tanah tergenang • Tanah padat • Suhutinggi • Tanah kayabahanorganik