Post on 24-Feb-2016
description
Bahan kajianMK. Manajemen Kesuburan Tanah
PENGELOLAAN PUPUK UREA
& APLIKASINYA
Diabstraksikan oleh: smno.jursntnhfpub.2012
MANAGING UREA-CONTAINING FERTILIZERS
Larry G. BundyDepartment of Soil Science
University of Wisconsin
MANAJEMEN PUPUK UREA
OVERCOMING NITROGEN VOLATILIZATION LOSSES
Larry G. BundyDepartment of Soil Science
University of Wisconsin
MENGATASI KEHILANGAN PENGUAPAN NITROGEN
UREA menjadi Amoniak (NH3) ….. Hilang,,
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
Penggunaan pupuk N di Wisconsin (tons)
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
+
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
Perubahan pH tanah lempung-debu yang dipupuk urea, suhu tanah berbeda
Waktu setelah aplikasi urea (hari)
50o
79o
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
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
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
Kehilangan Penguapan Ammonia
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.
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.
Sumber N dan Pengelolaannya
Sumber Nitrogen pada tanaman jagung tanpa olah tanah
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)
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
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
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.
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
SUMBER Nitrogen & PENGELOLAANNYA
Penghambat Urease untuk mengendalikan kehilangan
Ammonia
Penghambat Urease
N-(n-butyl) thiophosphoric triamide (NBPT)
Produk Komersial - Agrotain
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
Sumber Nitrogen dan Manajemennya
Aplikasi Urea pada Musim Dingin (winter)
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.
Sumber Nitrogen dan Pengelolaannya
Aplikasi Urea sebelum tanam pada tanah-tanah berpasir
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
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
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
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
IKHTISAR
Aplikasi urea pada musim dingin pada tanah-tanah yang beku, rawan kehilangan N
Preplant applications of urea on sandy soils should be avoided
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
Hasil jagung dengan pupuk N disebar permukaan tanah
PENGUAPAN AMMONIA
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
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
SIKLUS NITROGEN
BOTPartikel tanah
Pencucian
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
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.
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
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)
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
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.
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
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.
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
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
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.
EFEK BURUK NITROGEN DALAM LINGKUNGAN
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
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
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
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
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
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
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
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)
Dalam Lingkungan Terestris
Peningkatan N-tanah memicu pertumbuhan tanaman yang butuh banyak N
Alterasi kimia tanah Kehilangan Ca, Mg dan K Akumulasi Al
STABILISASI UREA – HUMIK
… 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.
… 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.
… … 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
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.
… … 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).
… … 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
… … 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.
… … 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.
… … 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)
… … 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).
… … 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).
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
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
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
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
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
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
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
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
Slow Release = Controlled Release
Contoh: CRN = Controlled Release
Nitrogen
Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat ……… 16/10/2012
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
SCU Contains Intact and Breached Particles, Thin and Thick Coatings
Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat ……… 16/10/2012
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
Pelepasan N ditentukan oleh ukuran butirannya
Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat ……… 16/10/2012
Butiran kecil melepaskan N lebih cepat dan lebih pendek
Diunduh dari sumber: courses.cropsci.ncsu.edu/.../Sl... - Amerika Serikat ……… 16/10/2012
Sumber: Richard Engel, Dept. of Land Resources and Environmental Sci. Montana State University
KUANTIFIKASI PENGUAPAN NH3 DARI UREA YANG
DIAPLIKASIKAN KE TANAH YANG DINGIN
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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