122
Bahan kajian MK. Manajemen Kesuburan Tanah PENGELOLAAN PUPUK UREA & APLIKASINYA Diabstraksikan oleh: smno.jursntnhfpub.2012

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

  • Upload
    belva

  • View
    135

  • Download
    3

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Bahan kajian MK. Manajemen Kesuburan Tanah PENGELOLAAN PUPUK UREA & APLIKASINYA. Diabstraksikan oleh : smno.jursntnhfpub.2012. MANAJEMEN PUPUK UREA. MANAGING UREA-CONTAINING FERTILIZERS. Larry G. Bundy Department of Soil Science University of Wisconsin. - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Bahan kajianMK. Manajemen Kesuburan Tanah

PENGELOLAAN PUPUK UREA

& APLIKASINYA

Diabstraksikan oleh: smno.jursntnhfpub.2012

Page 2: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

MANAGING UREA-CONTAINING FERTILIZERS

Larry G. BundyDepartment of Soil Science

University of Wisconsin

MANAJEMEN PUPUK UREA

Page 3: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

OVERCOMING NITROGEN VOLATILIZATION LOSSES

Larry G. BundyDepartment of Soil Science

University of Wisconsin

MENGATASI KEHILANGAN PENGUAPAN NITROGEN

Page 4: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

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

Page 5: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Penggunaan pupuk Nitrogen di Wisconsin, 1984 and 2000.

Tons of N (1000’s) % of N use

N source 1984 2000 1984 2000

NH3 75 41 44 25

Urea 45 63 27 38

UAN 50 61 29 37

Total 170 165

Page 6: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Penggunaan pupuk N di Wisconsin (tons)

Page 7: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

REAKSI UREA DALAM TANAH

(NH2)2CO + 2H20Urea Water

Equation 1. Hidrolisis Urea

SoilUrease

(NH4)2CO3

Ammonium Carbonate

Equation 2.

(NH4)2CO3 + 2H+ 2NH4 + CO2 + H20Ammonium Ammonium Carbon WaterCarbonate Dioxide (gas)

+

Equation 3.

NH4 + OH- NH3 + H2OAmmonium Hydroxyl Ammonia Water

+

Page 8: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4

Ure

a ya

ng d

ihid

rolis

is (%

)

79o

62o

50o

Waktu setelah aplikasi urea (hari)

Kecepatan hidrolisis Urea dalam tanah lempung-debu yang suhunya berbeda-beda

Page 9: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Perubahan pH tanah lempung-debu yang dipupuk urea, suhu tanah berbeda

Waktu setelah aplikasi urea (hari)

50o

79o

Page 10: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Efek pH tanah terhadap persentase N sebagai ammonia dan ammonium

Ammoniacal NSoil pH Ammonia Ammonium

---------------% --------------6 0.058 99.947 0.57 99.438 5.4 94.69 36.5 63.5

Page 11: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Kehilangan Penguapan Ammonia Urea dan pupuk-pupuk yg mengandung

urea Hanya pada aplikasi di permukaan tanah Tillage or rain in 2-3 days controls loss Kehilangan-besar jarang terjadi Kehilangan maksimum = 20-30 % dari

pupuk N

Page 12: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

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

Page 13: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Kehilangan Penguapan Ammonia

Page 14: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

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

Sumber N Kehilangan Ammonia

(%)

Hasil tanaman(bu/acre)

None -- 83

Urea 16 122

UAN solution (28%) 12 125

Ammoniumnitrate

2 132

Oberle & Bundy, 1988. Data from one of four experiments.

Page 15: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

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

Sumber N Kehilangan Ammonia

(%)

Hasil(tons/acre)

None -- 0.74

Urea 19 1.09

Ammoniumnitrate

1 1.30

Oberle & Bundy, 1988. N rate = 60 lb N/acre.

Page 16: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Sumber N dan Pengelolaannya

Sumber Nitrogen pada tanaman jagung tanpa olah tanah

Page 17: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

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

Treatment Yield Ear leaf N

bu/acre %

Ammonia, inj. 138 3.06

UAN injected 135 2.85

UAN surface 118 2.48

Urea surface 123 2.571 Ave.of seven expts. Mengel et al., 1982 (Indiana)

Page 18: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

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

Yield

Application method Winnebago Janesville

-------- bu/acre --------

UAN surface broadcast 163 146

UAN surface band 153 139

Anhydrous ammonia 165 146

1 Bundy et al., 1992. Yields are means of 3 yr, 2 N rates, and 4 tillages

Page 19: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

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

YearN source & method 1993 1994 1995

----------- bu/acre ---------Ammonium nitrate 118 a 177 a 163 aUAN spray 94 bc 140 b 152 aUAN spray + rain 105 ab 139 b 159 aUAN sprinkle 86 bc 148 b --UAN injected -- -- 157 aUrea 83 c 155 b 160 a1 Bundy & Andraski, 1997, Rain = 0.5 inch

Page 20: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Perlakuan pada studi dekomposisi residu N

Waktu aplikasi dan Doses N (UAN dan ammonium sulfate)

Sulfur seabagai gypsum diaplikasikan nuntuk menyediakan sulfur

Perlakuan dilakukan pada residu tanaman jagung musim sebelumnya.

Page 21: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

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

N timing & rate (lb N/acre) Yield 1999 Yield 2000 Yield 2001

Fall Spring ---------------- bu/acre ---------------

0 0 167 b 63 e 105 e

30 UAN 160 UAN 219 a 146 abc 191 b

30 AS 160 AS 220 a 158 a 202 ab

0 190 UAN 219 a 148 ab 194 b

0 190 AS 216 a 160 a 208 a

100 AS 90 UAN 220 a 136 bc 207 a

Page 22: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

SUMBER Nitrogen & PENGELOLAANNYA

Penghambat Urease untuk mengendalikan kehilangan

Ammonia

Page 23: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Penghambat Urease

N-(n-butyl) thiophosphoric triamide (NBPT)

Produk Komersial - Agrotain

Page 24: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA
Page 25: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Peningkatan hasil biji jagung akibat aplikasi penghambat urease dengan pupuk urea

Experimental sites

No.of sites

Yield increase Urea UAN

------- bu/acre ------

All sites 78 4.3 1.6

N responsive 64 5.0 2.8

SignificantNH3 loss

59 6.6 2.7

1/ Hendrickson, 1992

Page 26: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Sumber Nitrogen dan Manajemennya

Aplikasi Urea pada Musim Dingin (winter)

Page 27: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

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

Nitrogen treatment Nitrogen rateSource/method Time 0 120 180 240

------- Yield (bu/acre) -------

None (control) 89

Urea/surface Winter 94 123 126

Urea/Incorp. Spring 140 157 165

Anhydrous ammonia

Spring 149 157 158

1 Illinois Agronomy Handbook, 2001-2002.

Page 28: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Sumber Nitrogen dan Pengelolaannya

Aplikasi Urea sebelum tanam pada tanah-tanah berpasir

Page 29: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

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

PreplantN rate Inhibitor Urea NH3

lb/acre --------- bu/acre ---------0 3570 - 61 87

+ 80 99140 - 101 124

+ 109 134210 - 98 142

+ 119 137

Page 30: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

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

SidedressN rate Inhibitor Urea NH3

lb/acre --------- bu/acre ---------0 35

70 - 99 89+ 106 104

140 - 127 127+ 129 125

210 - 135 137+ 142 133

Page 31: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

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.

IKHTISAR

Page 32: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

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”.

IKHTISAR

Page 33: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

IKHTISAR

Aplikasi urea pada musim dingin pada tanah-tanah yang beku, rawan kehilangan N

Preplant applications of urea on sandy soils should be avoided

Page 34: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

KONTROL KEHILANGAN PENGUAPAN NITROGEN

Incorporate or inject urea-containing fertilizers

Use non-urea N sources for surface applications

Perhatian aplikasi penghambat urease kalau ada risiko penguapan N tinggi

Page 35: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Hasil jagung dengan pupuk N disebar permukaan tanah

Page 36: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

PENGUAPAN AMMONIA

Page 37: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

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

Preplant Sidedress

Dosis N Inhibitor Urea NH3 Urea NH3

lb/acre -------------- bu/acre -------------

0 35

70 - 61 87 99 89

+ 80 99 106 104

140 - 101 124 127 127

+ 109 134 129 125

210 - 98 142 135 137

+ 119 137 142 133

Page 38: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA
Page 39: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

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

Page 40: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

SIKLUS NITROGEN

BOTPartikel tanah

Pencucian

Page 41: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

REAKSI-REAKSI DALAM SIKLUS N

N memasuki siklusnya melalui: N fixation Fertilization

N fixation Non-biological

Lightning Burning fossil fuelsN2 + O2 2 NO

2NO + O2 2 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

Page 42: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

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.

Page 43: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

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

Page 44: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

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)

Page 45: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

O UreaseH2N – C – NH2 2NH3 + 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

Page 46: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

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.

Page 47: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Nitrification Highest proportion of NH4

+ is converted to NO3 by aerobic bacteria Nitrosomas Nitrobacter O2 4H O2

NH4 NO2 NO3

Reaksinya berlangsung cepat pada kondisi: Warm temperatures Well aerated soils Neutral pH Tanah lembab Tanah subur

Reaksinya berlangsung lampat pada kondisi: Suhu dingin Tanah jenuh air pH tanah masam

• During nitrification, soil pH may decrease as NH4 is converted to NO3

Page 48: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

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.

Page 49: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

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

Page 50: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

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 N2 dan NOx gas-gas yang dilepaskan ke lingkungan

N2 bersifat inert dalam lingkungan NOx mempunyai banyak efek buruk thd lingkungan

Denitrification ditingkatkan oleh: Tanah kaya N Tanah Anerobik

• Tanah tergenang• Tanah padat

Suhu tinggi Tanah kaya bahan organik

PERILAKU NO3- HASIL NITRIFIKASI

Page 51: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

EFEK POSITIF PENINGKATAN JUMLAH N-REAKTIF DALAM LINGKUNGAN

Peningkatan hasil dan kualitas gizi pakan Increased wealth of the human population Increased productivity of N-limited crops and ecosystems

Peningkatan hasil per hektar Dapat mengurangi pengolahan lahan marjinal dan hutan

Peningkatan penangkapan karbon.

Page 52: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

EFEK BURUK NITROGEN DALAM LINGKUNGAN

Page 53: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

EFEK BURUK NITRATE (NO3) DALAM LINGKUNGAN

Memasuki suplai air minum Bahayanya (Blue Baby Syndrome)

Formation of methemoglobin that prevents hemoglobin in red blood cells from carrying oxygen to peripheral tissues

Normal: O2Hemoglobin in Oxygenated hemoglobinred blood cells

Peripheral tissue (Uses O2) Nitrate toxicity: Gut bacteria NO3 NO2 O2Hemoglobin in Methemoglobinred blood cells

Peripheral tissue Konsentrasi berbahaya : 10 ppm dalam air

Page 54: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

EFEK BURUK AMMONIA DALAM LINGKUNGAN

Bahaya-bahayanya Bau-bau Toksin langsung

Efek fisiologis dan jumlahnya• Ternak (<100 ppm, usually found in livestock facilities)

– Iritasi mata– Iritasi saluran pernafasan– Reduksi ketahanan penyakit

• Manusia (OSHA limit is 50 ppm)– 9 ppm

Iritasi mata, hidung dan tenggorokan– 50 – 150 ppm Batuk parah dan produksi mukus Iritasi Nasal– > 150 ppm Scarring of the upper and lower respiratory tract Pulmonary edema Bahan kimia membakar mata– 500 ppm Kematian akut

Page 55: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Problem for workers and animals in confinement Limited threat to the community

• Recommended limits (One-hour average exposure) Measurement Concentration Dilution Neighboring residence < 150 ppb 1:7 Property line < 70 ppb 1:15

Toksisitas dalam lingkungan akuatik (Manure spills) Most natural water sources

• NH4-N at 2 ppm is toxic to fish In alkaline waters at high temperatures

• NH4-N at 0.1 ppm is toxic to fish Particulat yang ukurannya kurang dari 2.5 um (PM2.5)

Formed when atmospheric NH3 reacts with SO2, NOx, and volatile organic compounds (VOCs)

• Produce (NH4)2SO4, NH4NO3, and NH4HSO4

Forms in rain clouds and fog • Dispersed to ground as rainfall and snow (Wet deposition)• Released in air as aerosols (Dry deposition)

EFEK BURUK AMMONIA DALAM LINGKUNGAN

Page 56: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Sumber-sumber komponen PM2.5• Pertanian• Pembakaran bahan bakar fosil

Bahayanya PM2.5• Kesehatan manusia

– Masuk ke paru-paru– Increased hospital emissions– Increased respiratory diseases– Decreased lung function– Alteration in lung tissue and respiratory defense mechanisms– Chronic bronchitis– Increased risk of myocardiac infarctions

• Desposisi N di dalam lingkungan– Mengasamkan danau dan sungai– Algae bloom in water sources– Depletion of minerals in soils– Decreased biodiversity of ecosystem

Standar kesehatan untuk PM2.5• Rata-rata tahunan – 15 ug/m3

• Baku mutu 24 jam– 65 ug/m3

• Monitoring pada 1100 lokasi di seluruh USA

EFEK BURUK AMMONIA DALAM LINGKUNGAN

Page 57: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Mengasamkan tanahProses

• During nitrification, H+ are released that lower pH of soil

NH4 + NO3 - 4H+

Mereduksi kemampuan tanaman menyerap hara lainnya

EFEK BURUK AMMONIA DALAM LINGKUNGAN

Page 58: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

EFEK BURUK NOx DALAM LINGKUNGAN

SUMBER-SUMBER UTAMA Combustion of fossil fuels Agriculture

Bahaya-bahaya Komponen PM2.5; NO2

Hujan asam; NO2 NOx + H HNOx Efek-efeknya

• Merusak jaringan paru-paru• Meningkatkan asam dalam air

– Membahayakan populasi ikan• Peningkatan kemasaman tanah

– Membahayakan pohon• Kerusakan bangunan

Page 59: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Formation of ground level ozone; NO2 Formed when volatile organic compounds (VOCs) react with NOx in the presence of

heat and sunlight Efek-efeknya

• Kesehatan– Infeksi dan penyakit respirasi– Gangguan paru-paru

• Ekosistem– Reduksi hasil pertanian dan kehutanan– Reduksi dfaya hidup kecambah pepohonan– Peningkatkan kepekaan tanaman thd stress dan penyakit– Kerusakan daun-daun tanaman– Pmebentukan smog dengan PM mereduksi jarak pandang

Destruction of stratospheric ozone; N2O In upper atmosphere, N2O triggers reactions that deplete the stratospheric ozone layer

which protects the earth from ultraviolet radiation• Human skin cancer• Damages plant foliage

Gas rumah-kaca; N2O N2O mempunyai efek gas rumah kaca sebesar 310 kali lebih besar dibandingkan

dnegan efek CO2 Menyebabkan pemanasan global

EFEK BURUK NOx DALAM LINGKUNGAN

Page 60: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

EFEK BURUK NH3, NO3, dan NOx DALAM LINGKUNGAN AQUATIK DAN TERESTRIS

Dalam lingkungan akuatik Mobile aquatic Hypoxic communities move zone (Gulf ofPeningkatan N Algae bloom Decay of dying Mexico) in marine algae reduce environment dissolved O2 in Fish kills water

Pfisteria Produce toxins Fish lesions (Red tides) Fish and shellfish kills

Memory loss, confusion, gastro- intestinal problems (Humans)

Page 61: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Dalam Lingkungan Terestris

Peningkatan N-tanah memicu pertumbuhan tanaman yang butuh banyak N

Alterasi kimia tanah Kehilangan Ca, Mg dan K Akumulasi Al

Page 62: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

STABILISASI UREA – HUMIK

Page 63: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

… STABILISASI UREA - HUMIK …Penguapan ammonia pada aplikasi urea sebar-permukaan tanah ternyata sangat besar, sehingga efisiensi pemupukan urea relative rendah (sekitar 33%). Akan tetapi penguapan ini masih dapat dikendalikan dengan jalan mencampur urea dengan asam humat (HA) dan/atau asam fulvat (FA).

 Humic acid alone was not effective in controlling ammonia volatilization even though ammonium retention was found to be significantly higher

compared to urea alone. Fulvic acid significantly reduced ammonia volatilization by 50% compared to urea alone. It also caused the highest

retention of soil exchangeable ammonium and available nitrate. However, there was no ammonia volatilization with acidified HA and FA. Ammonium

and nitrate accumulation for FA was better than acidified HA and FA. Ammonia loss could be reduced by improving ammonium retention. It must

be stressed that results obtained in the incubation experiment using an acidic (pH water 6.32) soil of Typic Paleudults (Bekenu series) may only be

applicable to similar acid soils.  

Page 64: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

… STABILISASI UREA - HUMIK …Urea yang distabilkan dnegan HA atau (HA+FA) dapat mengurangi

penguapan ammonia, sehingga efisiensi pemupukan urea meningkat dan gangguan pencemaran lingkungan berkurang.

 Penggunaan molekul-molekul humik dapat mereduksi penguapan NH3 dan

meningkatkan NH4+ dapat-ditukar. Tingginya nilai KTK asam humat menyebabkan perlakuan asam-humat-cair sangat baik mereduksi

kehilangan N setelah aplikasi urea sebar-permukaan.

Adanya HA dan FA yang dicampur dengan urea dapat meningkatkan recovery NH4+. Meskipun pH tanah cukup tinggi, pengurangan penguapan

NH3 cukup besar untuk perlakuan asam humat dan fulvat.

Penggunaan pupuk N organic cair dapat mereduksi penguapan NH3 pada tanah-tanah masam. Penggunaan HA dan FA bersama urea sangat efektif

mereduksi penguapan NH3 dan menahan NH4+ di tanah untuk tidak tercuci.

Page 65: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

… … STABILISASI UREA - HUMIK … 

Urea atau disebut karbamida merupakan senyawa organik dengan rumus kimia CO(NH2)2. Molekul senyawa ini mempunyai dua buah gugus amino (-NH2) yang dihubungkan oleh

gugus karbonil (-CO-). Senyawa tersebut berupa padatan, tidak berwarna, tidak berbau, mudah larut dalam air, bersifat higroskopis ( mudah menyerap air) dan tidak beracun. Struktur

senyawa tersebut adalah :

   

 Struktur molekul urea  

Urea mengkristal berupa padatan dengan struktur tetragonal dan mempunyai cahnnel dengan diameter 5.67Å, namun dalam bentuk rantai panjang lurus akan membentuk struktur

heksagonal dengan diameter 8-12 Å, (Smith, 1952). Saluran dengan diameter cukup besar dapat mengakomodir senyawa rantai karbon alifatik yang jumlahnya atom C nya lebih dari

enam. Senyawa ikatan rangkap akan kurang dijerap di dalam channel urea. 

C

O

N NHH 22

Page 66: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

STABILISASI UREA - HUMIK …

UREA INKLUSI 

Inklusi merupakan penambahan suatu senyawa yang mampu membentuk kisi-kisi kristal yang mempunyai ruang yang cukup besar (Host) untuk dimasuki suatu molekul yang akan

dipisahkan atau yang disebut dengan molekul tamu (Guest). Pada proses inklusi, tidak terjadi ikatan antara host dan guest, hanya terjadi interaksi van der Waals (Smith dan March, 2001).

Inklusi terbagi menjadi dua tipe, tergantung pada bentuk dari ruang (space) yang terbentuk oleh kisi-kisi kristalnya.

Pertama, berbentuk channel atau terowongan dan yang ke dua berbentuk sangkar yang tertutup. Pada kedua tipe tersebut, molekul tamu harus pas (cocok) dengan rongga dalam kisi-

kisi kristal, molekul yang terlalu besar atau terlalu kecil tidak akan berada dalam kisi-kisi kristal sehingga tidak terjadi proses inklusi (Smith dan March, 2001).

Salah satu molekul induk yang sering digunakan dalam inklusi adalah urea. Biasanya kristal urea berbentuk tetragonal, tetapi apabila ada molekul tamu urea akan mengkristal dalam

bentuk heksagonal yang mengandung molekul tamu di dalam channel yang panjang. Kisi-kisi heksagonal dapat terbentuk hanya apabila terdapat molekul tamu dimana stabilitas strukturnya

dipengaruhi gaya van der Waals antara molekul induk dan molekul tamu.

Page 67: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

… … STABILISASI UREA - HUMIK …Molekul Tamu (tengah) dalam Kisi-Kisi Urea (Smith dan March, 2001).

Kisi-kisi urea memiliki diameter 5 Å yang terbentuk oleh ikatan-ikatan hidrogen.

Bagian dalam bersifat kurang polar dibandingkan bagian luar, sehingga

molekul organik nonpolar akan terpisah dan berada di dalam kisi-kisi kristal.

Molekul organik yang terlalu besar tidak akan cocok dengan kisi-kisi kristal, namun

apabila molekul organik tersebut terlalu kecil maka molekul tersebut akan ke luar melalui lubang bawah (Smith dan March,

2001).

Page 68: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

… … STABILISASI UREA - HUMIK …Urea dapat membentuk

klatrat dengan senyawa organik rantai panjang

(Bist, et al., 2007). Sebagai contoh

inklusi antara urea dengan asam

karboksilat rantai panjang disajikan

pada gambar berikut :

Pembentukan Kompleks Inklusi

Urea (Ohlan, 2008).

NH2

CH2N

O

+C

O

RHO

NC

N

O

H

HH

HN

CN

O

H

HH

HN

CN

O

H

HH

H

NC

N

O

H

HH

HN

CN

O

H

HH

HN

CN

O

H

HH

H

C

O

ROH C

O

ROH C

O

ROH

Urea Asam lemak

Kompleks Urea-asam lemak

Page 69: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

… … STABILISASI UREA - HUMIK …Kemampuan urea membentuk klatrat dapat digunakan dalam pemisahan senyawa organik jenuh dan tak jenuh, misalnya

dalam isolasi asam lemak bebas.

Grandgirard (1987) telah melakukan inklusi urea pada asam lemak minyak biji rami (linseed oil) dengan perbandingan urea:asam lemak 2:1 pada temperatur 40C menghasilkan

pemisahan antara asam α-lonolenat dan asam non linolenat.

Asam-asam lemak non linolenat terperangkap dalam kristal urea seperti asam palmitat 99,1 %, asam palmitoleat 62,5 %,

asam heptadekanoat 100 %, asam heptadekaenoat 75 %, asam stearat 99,4 %, asam oleat 89,8 %, asam linoleat (18:2

Z,E dan E,Z) 83 % dan (18:2 Z,Z) 34,9 %. Hanya sedikit asam α-lonolenat (18:3 Z,Z,Z) yang

terperangkap, yakni sekitar 27,1 % dan sisanya tetap berada dalam filtrat.

Page 70: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

… … STABILISASI UREA - HUMIK …

Mekanisme Ikatan UREA dengan ASAM HUMAT 

Pupuk urea adalah pupuk kimia yang mengandung Nitrogen (N) berkadar tinggi. Unsur Nitrogen merupakan zat hara yang sangat diperlukan tanaman. Pupuk Urea berbentuk butir-butir kristal berwarna putih, dengan rumus kimia NH2 (CONH2), merupakan pupuk yang mudah larut dalam air dan sifatnya sangat mudah menghisap air (higroskopis), karena itu sebaiknya disimpan di

tempat kering dan tertutup rapat.

Pupuk urea mengandung unsur hara N sebesar 46% dengan pengertian setiap 100 kg urea mengandung 46 kg Nitrogen. Karena sifatnya yang sangat mudah

menghisap air dan mudah larut maka pupuk ini mudah tersedia dan segera menguap. Akibatnya lebih dari 25 % urea yang diaplikasikan pada tanah hilang

lewat pelindian, penguapan, nitrifikasi.

Page 71: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

… … STABILISASI UREA - HUMIK …

MEKANISME IKATAN UREA DENGAN ASAM HUMAT 

Hidrolisis urea dapat disebabkan oleh kandungan air dalam tanah, enzim urease yang bersumber dari mikroorganisme saprophyta dan tumbuhan graminaceae menghasilkan senyawa NH4

+ menurut reaksi : 

CO(NH2)2 + 2H2O 2 NH4+ + HCO3

- (1) 

NH4+ H+ + NH3 ; pKa = 9.3 (2)

 

Page 72: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

… … STABILISASI UREA - HUMIK …Mekanisme Ikatan UREA dengan ASAM HUMAT

 Produk hidrolisis urea adalah NH4

+ yang bertahan dalam larutan tanah atau ditahan oleh tanah dan akan diserap oleh akar tanaman. Nitrogen diserap

tanaman dalam bentuk ion Nitrat (NO3- ) dan ion amonium (NH4+).

Sebagian besar nitrogen diserap dalam bentuk ion nitrat karena ion tersebut bermuatan negatif sehingga selalu berada di dalam larutan tanah dan mudah

diserap akar.

Tahap ke dua reaksi adalah perubahan NH4+ dalam larutan tanah menjadi NH3

(gas) yang dapat berdifusi dari larutan tanah ke udara (atmosfir) , serta menghasilkan larutan asam (pelepasan H+ ) pada reaksi 2. Akibatnya sebagian urea yang diaplikasikan pada tanah hilang lewat pelindian (melarutnya NH4

+) ke luar tanah, penguapan NH3, nitrifikasi (oksidasi oleh miroba) menjadi NO3

- yang selanjutnya mengalami denitrifikasi (anaerob) menjadi N2O dan N2

(menguap ke udara).

Page 73: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

… … STABILISASI UREA - HUMIK …

MEKANISME IKATAN UREA DENGAN ASAM HUMAT 

Kalau ada asam humat , maka NH4+ hasil hidrolisis urea pada pH

asam (adanya pelepasan H+) akan diikat oleh gugus fungsionil donor electron: C=O dari karboksilat dan OH dari fenolat maupun alkoholat , membentuk ikatan chelat; hal ini menyebabkan slow

release NH4+ ke dalam tanah karena kelarutannya menurun,

sehingga keberadaan sumber N dalam tanah lebih lama (meningkatkan efisiensi pemupukan N).

Page 74: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

PENINGKATAN EFISIENSI PUPUK NITROGEN MELALUI REKAYASA KELAT UREA-ZEOLIT-ASAM HUMAT

Suwardi, Darmawan Dep. Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian IPB ……

Tujuan penelitian ini adalah untuk mempelajari peranan zeolit dan asam humat sebagai agen pelepasan lambat dari pupuk nitrogen. Penelitian dilakukan dengan metode inkubasi selama 14

minggu. Ratio urea dan zeolit adalah 70%:30% kemudian ditambahkan asam humat dengan jumlah 0, 2, 3, 4, and 5% dengan simbol UZA-1, UZA-2, UZA-3,-UZA-4, dan UZA-5. Pupuk

kimia diberikan setara dengan 50 mg/kg lalu dimasukkan ke dalam botol plastik yang telah diisi tanah setara lOOg BKM. Pupuk dan tanah dicampur merata pada kadar air kapasitas

lapang. Kadar N-amonium dan N-nitrat dianalisa pada minggu ke 1,2, 3, 4, 6, 8, 10, 14 periode inkubasi.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa N-amonium telah terdeteksi pada minggu pertama inkubasi dan menurun sampai mendekati nol pada minggu ketiga inkubasi. Namun demikian, N-nitrat menunjukkan peningkatan selama periode inkubasi. Pelepasan nitrogen paling lambat

ditunjukkan oleh UZA-5. Pada percobaan rumah kaca dengan tanaman indikator padi menunjukkan UZA-3 memberikan performa pertumbuhan terbaik.

Diunduh dari: http://repository.ipb.ac.id/bitstream/handle/123456789/45154/Peningkatan%20Efisiensi%20Pupuk.pdf?sequence=3 ….. 16/10/2012

Page 75: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

UHA = UREA HUMIC ACID

There are two types of urea-humic acid (UHA): coated and fused. The both increase effectively fertility and utility of urea because HA interacts with urea physical-chemically and

biologically, delaying release of urea. The product is anew type of long effect nitrogen fertilizer.

Ntot 32~38%, HA 5~11%, microelements are change on the basis of needs.

Urea humic acid used mainly as a organic compound sustained release fertilizer. The UHA can be applied alone replacing urea, and be compounded with P-K fertilizers and/or

microelements.  As compared with equal amount urea, both yield of grain and vegetable increase by 5~20%, N utility increases by 38.2%, fertility term is prolonged for 50 days or so. Moreover UHA has ecological benefit obviously, for example, reclamation of soil, increasing

function of resistance of crops to adversity, improving quality of crops, reducing environmental contamination by   the nitration and counter nitration of urea.

UHA can avoid poisoning that bring about because to feed alone urea, thus it also as a origin of non-protein N or a feed additive of regurgitation animals.

Diunduh dari: http://www.humicacidchina.com/urea-humic-acid/ ….. 16/10/2012

Page 76: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Effect of amending urea with humic acids and acid sulphate on biomass production of Masmadu (Zea mays L.) and selected soil chemical properties

M. Y. Mohd Taufik1, O. H. Ahmed1* and A. M. Nik MuhamadInternational Journal of the Physical Sciences Vol. 6(20), pp. 4690-4694, 23 September, 2011

This greenhouse study compared the effect of three different urea-humic acid-acid sulphate soil mixtures on maize biomass production, soil pH,

ammonium and nitrate contents, and urea use efficiency compared with urea-N without additives (urea alone). Humic acid (HA), acid sulfate soil and

soil used in the greenhouse study were analyzed for selected soil physio-chemical properties.

The soil used to test treatments was a sandy clay loam Typic Tualemkuts (Nyalau Series). Urea amended with different levels of HA alone

significantly improved soil exchangeable ammonium compared to urea alone. All the mixtures significantly improved soil pH compared with urea

alone. However, all the mixtures did not significantly affect biomass production and content of available nitrate compared with urea alone.

Amending urea with HA and acid sulphate soil did not significantly affect biomass production of Masmadu (test crop) but it significantly improved soil

pH and retention of exchangeable ammonium.Diunduh dari: http://www.academicjournals.org/ijps/pdf/pdf2011/23Sept/Taufik%20et%20al.pdf ….. 16/10/2012

Page 77: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

STABILISASI UREAUrea is the most widely used nitrogen source in Australia, accounting for some 80% of all nitrogen sales. Costing less than one cent per percentage point of nitrogen (on a per kg basis), this 46% farmers' favourite is regarded as more cost-

effective than all other competitors, with the exception of anhydrous knifing in broadacre. However, even in the cost-

conscious broadacre arena, the granular / liquid versatility of urea is often preferred when factoring in the inconvenience of

the anhydrous tank. There are of course other considerations in the urea /

anhydrous comparison. Anhydrous ammonia is a harsh soil-life killer, which would never be used if the biological impact were

fully understood by the landowner. However, from a plant health and environmental perspective, there are also concerns

relating to the instability and overapplication of urea. Diunduh dari: http://previsemanufacturing.com/Library/Urea%20Stabilization.htm……… 15/10/2012

Page 78: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

STABILISASI UREAUrea cannot be retained in the soil by the soil's two storage systems - the clay colloid and the humus colloid. As a result,

the high nitrogen content floods the soil solution and the plant takes up nitrates with its 'drinking water', whether or not they

are actually required. Nitrate overload is a serious problem in modern horticulture,

and the end product of this excess is a poor-quality plant, which is more susceptible to insect and disease attack. The

consumer is the big loser in this scenario, as excess nitrates in food are a proven carcinogen. The environment is the other

loser. Urea is notoriously unstable. It is generally accepted that only 28 of the 46 nitrogen units in urea ever reach their mark.

The remaining 40% of the product is oxidised or ends up polluting our waterways. Humic acid is the key to the

stabilisation of urea.Diunduh dari: http://previsemanufacturing.com/Library/Urea%20Stabilization.htm……… 15/10/2012

Page 79: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

STABILISASI UREAHumic acid is also a colloidal material, but unlike the clay or humus colloids in the soil, the humate colloid can actually

store urea. In fact, with a CEC of 450, humic acid can stabilise urea to the extent that virtually all of the 46 units of N are

retained for plant utilisation, and even several inches of rainfall cannot budge the nitrogen from the humate colloid.

This stabilising effect is only possible if humic acid is combined with urea prior to application or, alternatively, if soluble humic acid granules are combined with granulated urea to bond as

they dissolve. If urea and humic acid are not applied together, then other nutrients can crowd the humate storehouse and

reduce the nitrogen storage potential.

Diunduh dari: http://previsemanufacturing.com/Library/Urea%20Stabilization.htm……… 15/10/2012

Page 80: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

STABILISASI UREAThis UREA stabilisation is a valuable gain, but there is another benefit associated with the fusion of urea and humic acid.

There is no longer the force-feeding aspect involved in urea fertilising, when the plant can feed from the humate

storehouse when and if nitrogen is needed.

Nitrate overload is avoided and a healthier, more resistant plant is the result.

Diunduh dari: http://previsemanufacturing.com/Library/Urea%20Stabilization.htm……… 15/10/2012

Page 81: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Humic acid fertilizer Environment application

UHA used mainly as a organic compound sustained release fertilizer. The UHA can be applied alone replacing urea, and be compounded with P-K

fertilizers and/or microelements.  As compared with equal amount urea, both yield of grain and vegetable

increase by 5~20%, N utility increases by 38.2%, fertility term is prolonged for 50 days or so.

Moreover UHA has ecological benefit obviously, for example, reclamation of soil, increasing function of resistance of crops to adversity, improving

quality of crops, reducing environmental contamination by the nitration and counter nitration of urea

Reducing nitrate leaking into the groundwater. Humic acid binds the nitrate and keep it around the root zone , drinking water is better preserved in this

way.Diunduh dari: http://www.humicacidchina.com/humic-acid-fertilizer-environment-application/ ……… 15/10/2012

Page 82: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Slow Release = Controlled Release

Contoh: CRN = Controlled Release

Nitrogen

Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat  ……… 16/10/2012

Page 83: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Mengapa pupuk lambat tersedia ?

Respon tanaman lebih seragam No growth surge Longer growth response Less chance of burn Mengurangi pencucian nitrat Menghemat tenaga kerja

Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat  ……… 16/10/2012

Page 84: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Urea lambat tersedia yang tidak terselimuti

Urea formaldehyde (UF) Methylene urea (MU) Isobutylidene diurea (IBDU) Bahan organik alamiah

Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat  ……… 16/10/2012

Page 85: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Bentuk Urea dan Methylene Urea

Secara kimiawi bahan-bahan snagat serupa Biasanya granuler, ada juga yang cairan about 40% N, 70% WIN (28% N for liquids, all

soluble) Formed by reacting urea and formaldehyde = chains

of alternating C and N Perbedaannya adalah panjang rantai, dan akibatnya

adalah laju mineralisasinya

Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat  ……… 16/10/2012

Page 86: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Produk-produk Bentuk-Urea Lambat tersedia

Formolene 30-0-2 FLUF 18-0-0 Nitro 26 CRN 26-0-0 Nitroform (Powder Blue, Blue Chip)

38-0-0 CoRoN 28-0-0 (25% of total N is urea)

Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat  ……… 16/10/2012

Page 87: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Panjang rantai berbeda-beda

Methylene UreaN-C-N N-C-N-C-N-C-NN-C-N-C-N-C-N-C-N-C-N

N-C-N-C-N-C-N-C-N-C-N-C-N-C-N

Urea FormaldehydeN-C-NN-C-N-C-N-C-N-C-N-C-NN-C-N-C-N-C-N-C-N-C-N-C-N-C-NN-C-N-C-N-C-N-C-N-C-N-C-N-C-N-C-N-C-NN-C-N-C-N-C-N-C-N-C-N-C-N-C-N-C-N-C-N-C-N-C-N

Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat  ……… 16/10/2012

Page 88: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Ureaform dan Methylene Urea Dirancang untuk melepaskan N selama 8-12

minggu Contains unreacted urea, fast greening Requires soil microbial activity

temperature sensitive, soil at 78o F is four times as active as soil at 42o F

moisture sensitive Respon musiman

Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat  ……… 16/10/2012

Page 89: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Mineralisasi N-organik

Dekomposisi molekul N-organik yang kompleks dan melepaskan NH4+

Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat  ……… 16/10/2012

Page 90: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Semakin panjang rantainya, semakin kurang larut, dan semakin lebih lambat

mineralisasinya. Some may be so long that they are

essentially insoluble, and won’t break down.

Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat  ……… 16/10/2012

Panjang rantai MU dan UF menentukan kelarutannya

Page 91: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Pelepasan N dari UF dan MU ditentukan degan uji kelarutannya

Fraksi larut ait :Water soluble (WS) vs Water insoluble (WI) : CWSN, cold water soluble N, is soluble at 25o C, is quickly

available to the turf. Includes unreacted urea and short chain molecules

CWIN, cold water insoluble N. What remains insoluble at 25o C. Longer chain, N is released slower, over a period of several weeks

HWIN, N tidak-larut pada 100o C. Rantai terpanjang, N dilepaskan selama beberapa bulan atau tahun

Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat  ……… 16/10/2012

Page 92: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

100 gramsCRN in

Stir

71 grams out

Berapa banyak larut pada 25o C?

100 - 71 = 29 grams (29%) CWSN and 71 grams (71%) CWIN

Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat  ……… 16/10/2012

Cool water

Page 93: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

71 gramsCRN in

Stir

22 grams out

Berapa banyak larut pada 100o C?

Thus, in 100 g of CRN, there are 22 g HWIN

Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat  ……… 16/10/2012

Hot water

Page 94: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Activity Index, AI Basically the fraction of CWIN that goes into solution in

hot water. It estimates the slow-release value of the fertilizer

CWIN - HWIN

AI = CWIN Pupuk-pupuk dengan nilai AI yang lebih tinggi,

mempunyai kelarutan N lebih besar, karakteristik slow-N-release yang lebih baik.

UF mempunyai nilai AI > 40%

X 100%

Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat  ……… 16/10/2012

Page 95: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

RINGKASAN

CWSN - 29%CWIN - 71%HWIN - 22% CWIN - HWIN Activity Index = CWIN

71% - 22% ---------------- 71%

X 100%

X 100% = 69%

Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat  ……… 16/10/2012

Page 96: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

WSN vs. WINwater soluble N - water insoluble N

% WIN harus dinyatakan dalam label Expressed as % of the product, not the nitrogen Example: FLUF contains 18% N, and 4.5% WIN.

This means that 18-4.5=13.5% of the N is WSN. What % of the N is WIN? 4.5/18=25%

Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat  ……… 16/10/2012

Page 97: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

IBDU = Isobutylidene diurea

Urea direaksikan dnegan isobutyraldehyde Only a single chemical product is formed, not a bunch

of different molecules. 31% N, 90% WIN Different sized granules available N release depends on solubility and hydrolysis (IBDU

molecule reacts with water and breaks apart), releasing urea.

Tidak ada urea bebas dalam IBDU

Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat  ……… 16/10/2012

Page 98: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

IBDU start here

Urea dengan cepat hancur menjadi NH4+ IBDU is relatively insoluble, so only small amounts are

available at any one time Pelepasan N dipengaruhi oleh kelengasan dan suhu

tanah Release also depends on granule size and contact with

soil. Smaller granules release N faster than larger granules

Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat  ……… 16/10/2012

Page 99: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Pupuk cair yang lambat melepaskan N

Secara kimiawi serupa dnegan UF, MU Micro-suspension of MU (FLUF) CoRoN, N-Sure; 28%N, 7% as urea and 21% as short

chain MU or small ring structure. Get quick and slow release Aplikasi lewat daun ? Apakah cukup bersifat slow-release?

Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat  ……… 16/10/2012

Page 100: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Mudah dikelola dan diaplikasikan Dapat diformulasikan dnegan P dan K Beberapa jenis mempunyai masa simpan yang pendek Require specialized delivery system Volume of liquid used in application is not enough to

move the material down into the root system - must irrigate in

Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat  ……… 16/10/2012

Pupuk cair yang lambat melepaskan N

Page 101: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Pupuk (yang berselimut) lambat tersedia

SCU, sulfur coated urea = Urea dibungkus belerang

Polymer coated urea = Urea dibungkus polimer

Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat  ……… 16/10/2012

Page 102: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Urea yang diselimuti (dibungkus) belerang

Padatan urea, diselimuti oleh belerang dan lilin 30-38% N, tergantung pada tebalnya selimut Coating is not always perfect, having cracks, thin spots,

holes, etc. Release determined by 7 day dissolution test; 25-35% are

typical figures

Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat  ……… 16/10/2012

Page 103: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Solid urea or other nutrient core, coated with various polymers (“plastics”)

Coatings are tough, resist damage, thin Coating chemistry affects membrane properties, release

rate Pelepasan merupakan proses difusi yang terkendali, yang

relatif konstan dalam waktu yang lama Pelepasan tergantung pada tebalnya selimut, kimiawi,

temperature, lengas tanah

Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat  ……… 16/10/2012

Urea yang diselimuti (dibungkus) Polimer

Page 104: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Selimut Polymer tetap utuh

Water

Dissolved Urea

SolidUrea*

DissolvedUrea

Water

Dissolved Urea

CompleteRelease

*Or other nutrientDiunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat  ……… 16/10/2012

Page 105: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Selimut belerang hancur

SolidUrea

H2O

H2O

SolidUrea

SolidUrea

SulfurCoating

H2O

DissolvedUrea

H2O

H2O+ S

Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat  ……… 16/10/2012

Page 106: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

SCU Contains Intact and Breached Particles, Thin and Thick Coatings

Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat  ……… 16/10/2012

Page 107: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Pelepasan N dari IBDU ditentukan oleh kelarutannya

Urea

NH4

H2O

Urease

Root

Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat  ……… 16/10/2012

Page 108: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Pelepasan N ditentukan oleh ukuran butirannya

Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat  ……… 16/10/2012

Page 109: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Butiran kecil melepaskan N lebih cepat dan lebih pendek

Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat  ……… 16/10/2012

Page 110: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Sumber: Richard Engel, Dept. of Land Resources and Environmental Sci. Montana State University

KUANTIFIKASI PENGUAPAN NH3 DARI UREA YANG

DIAPLIKASIKAN KE TANAH YANG DINGIN

Page 111: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

urea + H2O (NH4)2CO3

(NH4)2CO3 rapidly dissociates to form NH4+ and CO3

-2

Reaksi Urea dalam Tanah

pH 2.5 to 3.5 units

urea prill

urease

NH4+

OH-

NH4+

OH- NH4+

OH- NH4+

OH-

NH4+

OH- NH4+

OH-

CO3-2 + H2O HCO-

3 + OH-

Sumber: Richard Engel, Dept. of Land Resources and Environmental Sci. Montana State University

Page 112: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Hidrolisis dapat mengakibatkan perubahan pH di sekitar likasi pupuk

NH4+ + OH- NH3(g) + H2O

Reaksi-reaksi Urea

Sumber: Richard Engel, Dept. of Land Resources and Environmental Sci. Montana State University

Page 113: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

PENGUAPAN Urea

Banyak hasil-haisl penelitian published

Faktor-faktor yang mempengaruhi kehilangan telah banyak diketahui, misalnya . Lengas tanah, CEC, suhu-tanah, pH

Big question ….. How much are we losing ?

Sumber: Richard Engel, Dept. of Land Resources and Environmental Sci. Montana State University

Page 114: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Penghambat ensim Urease allows more time for urea to diffuse away from point of

application so soil pH is moderated

.… atau kejadian hujan, sehingga urea tercuci ke bawah

lapisan permukaan tanah

NBPT = n-(n-butyl) thiophosphoric triamide

ureaurea +NBPT

OH-OH-

OH-

OH- OH-

OH-

OH-

OH-

OH-

OH-

Sumber: Richard Engel, Dept. of Land Resources and Environmental Sci. Montana State University

Page 115: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Metode: masts & shuttles (traps for NH3(g))

NH3(g)

wind direction

urea granules

diffusion & turbulence

convectionNH3(g) NH3(g)

height ofgas profile development

5 shuttles - gradient spacing

masts placed in the center of circular plot

Sumber: Richard Engel, Dept. of Land Resources and Environmental Sci. Montana State University

Page 116: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Hal-hal penting• NH3(g) trapped in shuttles eluted in lab & quantified

• horizontal flux calc. - effective shuttle sampling area is known via wind tunnel tests (Leuning et al., 1985)

• height vs. horizontal flux diagrams (treated area)

• background NH3 (mast placed in untreated area)

• known fetch distance (20 m.)

Bagaimana mengukur kehilangan NH3(g)?

measured in five planes

net area ÷ fetch distance

Heig

ht

x

x

xx

x

Horizontal flux

x

x

x

x

x

Sumber: Richard Engel, Dept. of Land Resources and Environmental Sci. Montana State University

Page 117: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

1 2 3 4 5 6 7 80

5

10

15

20

25

urea (39.9%)

urea + Agrotain (18.1%)

Weeks post-fertilization

Perc

enta

ge o

f N lo

stKaercher site – Ammonia losses

Precipitation no rain 0-2 wks1.54” 2-8 wks

Soil temp (1 cm) = 34.3 FAir temp. = 33.1 FSoil temp (1 cm) = 38.5 FAir temp. = 38.7 F

Sumber: Richard Engel, Dept. of Land Resources and Environmental Sci. Montana State University

Page 118: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Peterson site - Spring 2009Soil urea analysis

•hydrolysis occurs more slowly in cold soils

• 3 wks before urea is gone

0 5 10 15 20 25 30 35 400

20

40

60

80

100

Agrotain

urea

days post fertilization

Rem

aini

ng u

rea-

n (%

)

Sumber: Richard Engel, Dept. of Land Resources and Environmental Sci. Montana State University

Page 119: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

1 2 3 40

5

10

15

20

25

Urea (31.5%)

Urea + Agrotain (4.0%)

Weeks post-fertilization

Perc

enta

ge o

f N lo

stPeterson site - Fall 2008

Soil-temp. (1 cm) 0-1 wk = 33.8 F1-3 wk = 28.9 F

Sumber: Richard Engel, Dept. of Land Resources and Environmental Sci. Montana State University

Page 120: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Campaign Cooperator site Fertilization date Urea Agrotain

-------------- % -------------

1 Kaercher 2008 April 3 8.4 4.4

2 Kaercher 2008 Oct. 9 3.1 1.4

3 Peterson 2008 Nov. 14 31.5 4.0

4 Peterson 2009 March 25 35.6 18.0

5 Kaercher 2009 March 26 39.9 18.1

Kehilangan penguapan dari Urea-N

23.7 9.2

† percentage of applied N lost as NH3(g)

Sumber: Richard Engel, Dept. of Land Resources and Environmental Sci. Montana State University

Page 121: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

Campaign Cooperator site Fertilization date Urea Agrotain

-------------- % -------------

1 Kaercher 2008 April 3 8.4 4.4

2 Kaercher 2008 Oct. 9 3.1 1.4

3 Peterson 2008 Nov. 14 31.5 4.0

4 Peterson 2009 March 25 35.6 18.0

5 Kaercher 2009 March 26 39.9 18.1

Urea-N volatilization loss

23.7 9.2

† percentage of applied N lost as NH3(g)

Sumber: Richard Engel, Dept. of Land Resources and Environmental Sci. Montana State University

Page 122: Bahan kajian MK.  Manajemen Kesuburan  Tanah PENGELOLAAN  PUPUK  UREA   &  APLIKASINYA

significant NH3(g) losses (up to 40% of applied N) from surface applied urea can occur even though soil temperatures are cold!

Kondisi lengas di permukaan tanah yang mengakibatkan dissolution granula urea (i.e. prolonged damp) tanpa hujan, dapat merangsang banyak kehilangan NH3(g).

more common to find these conditions in semi-arid Northern Great Plains during the late fall or early spring.

Agrotain control = 60% reduction in NH3(g)

Penguapan NH3 dari Urea

Sumber: Richard Engel, Dept. of Land Resources and Environmental Sci. Montana State University