Nitrogen Tanah dan Tumbuhan

1. Pentingnya Nitrogen Dalam Pertanian

Nitrogen (N) secara luas tersebar di litosfer, atmosfer, hidrosfer dan biosfer. Bertentangan dengan dua hara utama lainnya, fosfor (P) dan kalium (K), deposit batuan N di litosfer tidak ada, dan karena itu pupuk N dibuat dari konversi dinitrogen di atmosfer yang tak reaktif (N2) menjadi bentuk N yang reaktif. Cukup mengejutkan bahwa hanya sebagian yang sangat kecil dari N ini yang ada di dalam tanah (sekitar meter pertama dari kerak bumi), sebagian besar dalam bentuk organik. Kandungan N total dalam tanah mineral di permukaan biasanya antara 0,05% dan 0,2% atau kira-kira setara dengan 1750 sampai 7000 kg N per hektar dalam lapisan bajak. Jumlah yang lebih rendah maupun yang lebih tinggi dapat ditemukan, tergantung pada proses pembentukan tanahnya. Dari kandungan N total ini, hanya sebagian kecil, dalam banyak kasus, kurang dari 5% yang tersedia langsung untuk tumbuhan, terutama sebagai nitrat N (NO3 – N) dan amonium N (NH4+ – N). Sisanya yaitu N organik,, secara bertahap menjadi tersedia melalui mineralisasi.
Continue reading

2. Siklus Nitrogen
Dalam ekosistem-ekosistem pertanian dan alami nitrogen terjadi dalam berbagai bentuk dengan rentang keadaan valensi mulai dari –3 (dalam NH4+) sampai +5 (dalam NO3). Perubahan dari satu keadaan valensi ke keadaan valensi lain terutama tergantung pada kondisi lingkungan dan terutama dimediasi secara biologis. Nitrogen siap didistribusikan melalui proses-proses pengangkutan hidrologis dan atmosferis. Transformasi dan aliran dari satu bentuk ke bentuk lainnya membentuk dasar siklus nitrogen di dalam tanah.

siklus

Siklus Ntrogen

Continue reading

3. Transformasi Nitrogen Dalam Tanah

Bentuk-bentuk utama dari N dalam tanah adalah NH4+, NO3 dan senyawa N-organik. Pada setiap saat, N anorganik dalam tanah jumlahnya hanyalah sebagian kecil dari total tanah N. Sebagian besar N dalam tanah permukaan ada dalah bentuk sebagai N-organik, yang terdiri dari protein (20 – 40 %), gula amino, seperti heksosamina (5-10 %), turunan purin dan pirimidin (1 % atau kurang), dan senyawa kompleks tak dikenal yang terbentuk dari reaksi NH4+ dengan lignin, polimerisasi kuinon dengan senyawa-senyawa N dan kondensasi dari gula dan amina. Fraksi-fraksi N yang berbeda ini rentan terhadap berbagai proses transformasi.
Continue reading

3.1. Mineralisasi / Imobilisasi

Dalam tanah, N terus menjalani siklus dari organik ke bentuk anorganik dan sebaliknya. Siklus ini dimediasi oleh flora dan fauna tanah, dengan demikian, faktor yang mempengaruhi aktivitas biologi tanah memiliki pengaruh pada tingkat transformasi N. Biomassa mikroba tanah itu sendiri merupakan jumlah N tanah yang berorde 50 sampai 100 kg/ha. Seperti telah disebutkan, yang paling N tanah berada dalam bahan organik tanah. N-organik terdiri dari serangkaian bahan organik yang stabil terhadap degradasi lebih lanjut dengan derajat kestabilan yang berbeda-beda, melalui pemisahan fisik biomassa mikroba tanah dan/atau penggabungan langsung dengan ion anorganik dan permukaan tanah liat (Hassink, 1992). Meskipun ada beberapa metode, baik metode kimia maupun fisika, untuk mengkarakterisasikan berbagai pool bahan organik tanah, suatu pendekatan pragmatis, yang membagi bahan organik menjadi bahan organik tanah lama dan bahan organik kombinasi segar, merupakan cara yang berguna terkait dengan transformasi N organik (mineralisasi / imobilisasi).
Continue reading

3.2. Nitrifikasi

Nitrifikasi merupakan proses dua langkah (Gambar 2). Pada langkah pertama NH4+diubah menjadi nitrit (NO2) (valensi 3) oleh sekelompok bakteri autotrof obligat yang dikenal sebagai spesies Nitrosomonas. Kelompok lain bakteri autotrof obligat yang dikenal sebagai spesies Nitrobacter melakukan langkah kedua, di mana NO2 diubah menjadi NO3. Juga beberapa heterotrof dapat melaksanakan nitrifikasi, tetapi biasanya pada tingkat yang jauh lebih rendah daripada yang dicapai oleh bakteri autotrof.

Selama nitrifikasi sejumlah kecil dinitrogen monoksida (N2O) (valensi 1) dan nitrogen monoksida (NO) (valensi 2) terbentuk. Kedua senyawa memiliki konsekuensi-konsekuensi lingkungan dan akan dibahas di bagian lain dari makalah ini.
Continue reading →

3.3. Denitrifikasi

Berbeda dengan proses nitrifikasi, denitrifikasi merupakan proses anaerobik.
Proses ini merupakan proses heterotrofik, yang membutuhkan substrat organik. Ada dua jenis denitrifikasi: denitrifikasi biologi dan kemodenitrifikasi. Denitrifikasi biologis mengacu pada reduksi biokimia NO3 – N menjadi senyawa-senyawa gas. Selama denitrifikasi, NO3 dan NO2 tereduksi menjadi oksida-oksida N (NO, N2O) dan molekul N (N2) oleh mikro-organisme. Produk gas ini tidak tersedia untuk diserap tanaman:

NO3 → NO2 → NO → N2O → N2
Continue reading →

3.4. Penguapan Amonia

Ammonium N (NH4+ – N) di dalam tanah terbentuk baik oleh mineralisasi N organik tanah maupun aplikasi N anorganik atau setelah hidrolisis urea. NH4+ ini dapat mengalami beberapa proses seperti adsorpsi pada koloid tanah, fiksasi oleh mineral lempung, nitrifikasi, fiksasi oleh mikro-organisme ataupun penguapan. Amonium di dalam tanah berada dalam kesetimbangan dengan amonia atmosfer (NH3) melalui kesetimbangan yang berbeda (Gambar 5).
Continue reading →

4. Peran Nitrogen Dalam Tumbuh-Tumbuhan

Umumnya, materi tumbuhan kering mengandung antara 1 – 4 % N, dengan tumbuhan polongan memiliki kandungan N sedikit lebih tinggi, sekitar 5%. Dalam materi tumbuhan hijau, N protein lebih jauh merupakan fraksi N terbesar. Hal ini menguntungkan karena banyak tumbuhan yang dibudidayakan pada dasarnya untuk menghasilkan protein nabati. Tergantung pada kandungan N dan produksi dari bagian-bagian tumbuhan yang berbeda, persyaratan N dapat bervariasi yang secara tahunan antara kurang dari 100 kg sampai ke lebih dari 400 kg N/ha.
Continue reading →

5. Pemupukan Nitrogen Dalam Produksi Tanaman
5.1. Jenis dan Karakteristik Input Nitrogen
5.1.1. Pemupukan Anorganik dan organik
5.1.1.1. Pupuk Nitrogen Anorganik
5.1.1.2. Sumber-Sumber Nitrogen Organik
5.1.2. Fiksasi Nitrogen Biologis
5.1.3. Sumber lain Nitrogen Yang Tersedia untuk Tanaman
5.1.3.1. Deposisi Nitrogen Atmosfer
5.1.3.2. Masukan Nitrogen oleh Air Irigasi
5.1.3.3. Ketersediaan Nitrogen dari Mineralisasi Bahan Organik Tanah
5.2. Rekomendasi Pemupukan Nitrogen
5.2.1. Takaran Nitrogen Tetap
5.2.2. Takaran Nitrogen Variabel
5.2.3. Rekomendasi Nitrogen di Negara Berkembang
5.3. Efisiensi Penggunaan Nitrogen
5.4. Ekonomi Pupuk Nitrogen

6. Pemupukan Nitrogen Dan Isu Lingkungan
6.1. Emisi atmosfer Nitrogen Oksida dan Amonia
6.1.1. Emisi Oksida-oksida Nitrogen (N2O, NO) dan Nitrogen Molekuler
6.1.2. Emisi dan Deposisi Ammonia ke Atmosfer
6.2. Pencucian
6.3. Kerugian Nitrogen Karena Terbawa Air dan Erosi

7. Kesimpulan

8. Pustaka