Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

PEREDARAN NITROGEN Sisa tumbuhan & binatang Amonia Bahan Organik Tanah Nitrat & Nitrit Nitrogen Atmosfer Pencucian Reaksi khemo- elektrik & Hujan penyerapan.

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "PEREDARAN NITROGEN Sisa tumbuhan & binatang Amonia Bahan Organik Tanah Nitrat & Nitrit Nitrogen Atmosfer Pencucian Reaksi khemo- elektrik & Hujan penyerapan."— Transcript presentasi:

1

2

3 PEREDARAN NITROGEN Sisa tumbuhan & binatang Amonia Bahan Organik Tanah Nitrat & Nitrit Nitrogen Atmosfer Pencucian Reaksi khemo- elektrik & Hujan penyerapan ekskresi Fiksasi simbiotik Fiksasi non-simbiotik denitrifikasi nitrifikasi amonifikasi penguapan

4 NITROGEN AMONIUM N-NH 4 AMONIFIKASI: hidrolisis R-NH 2 + HOH R-OH + NH 3 + energi enzimatik 2 NH3 + H2CO3 (NH4) 2 CO 3 2NH CO 3 = Reaksi amonifikasi berlangsung lancar bila tanah berdrainasi dan aerasi yg baik, mengandung banyak kation basa, pH sekitar netral Penggunan Senyawa Amonium 1. Digunakan / diserap oleh jasad renik tanah 2. Diserap oleh akar tanaman / tumbuhan 3. Difiksasi oleh mineral liat tertentu, seperti Ilit 4. Dioksidasi secara enzimatis melalui proses nitrifikasi 5. Pd kondisi pH tinggi dpat berubah menjadi NH3 dan menguap

5 NITRIFIKASI Nitrifikasi mrpk proses oksidasi enzimatik: oksidasi 2 NH O2 2NO H2O + 4H + +energi enzimatik oksidasi 2 NO2- + O2 2NO energi enzimatik Pd tanah yg bereaksi sngt alkalin, reaksi ke dua agak lambat Jasad Renik yg terlibat : 1. Jasad renik nitrifikasi: Nitrobacter Nitrosomonas: amonia menjadi nitrit Nitrobacter : nitrit menjadi nitrat 2. Mungkin ada jasad renik lain yg mempunyai kemampuan serupa dengan kedua jasad tsb LAJU NITRIFIKASI : 1. Pada kondisi tanah, suhu, dan kelengasan yg ideal proses nitrifikasi berlangsung cepat 2. Laju harian kg N setiap kg tanah terjadi bila 100 kg ammonium diberikan ke tanah.

6 FAKTOR TANAH yg berpengaruh thd NITRIFIKASI Bakteri nitrifikasi sangat peka thd kondisi lingkungan: Faktor lingkungan tanah yg berpengaruh: 1. Aerasi : ……. Aerasi optimal? 2. Suhu : ……. Suhu optimal ? 3. Kelengasan: ……. Kelengasan optimal? 4. Kapur aktif : ……. Kondisi optimal? 5. Pupuk: ……. Kondisi optimal ? 6. C/N ratio: ……. kisaran optimal? PENGARUH PUPUK : 1. Sedikit pupuk yg mengandung unsur makro dan/atau mikro dapat membantu nitrifikasi 2. Keseimbangan antara N-P-K sangat menolong nitrifikasi 3. Pemberian pupuk amonium dosis tinggi menghambat nitrifikasi 4.Ternyata amonia dapat bersifat toksik bagi Nitrobacter, tetapi tidak bagi Nitrosomonas C/N ratio : 1. Karbohidrat merupakan sumber energi bagi jasad renik tanah 2. Kalau tanah banyak karbohidrat (C/N ratio tinggi), jasad nitrifikasi tidak mampu bersaing dengan jasad renik lainnya.

7 Penambahan N ke dalam tanah: 1. Hujan dan debu 2. Fiksasi N non-simbiotik 3. Fiksasi N simbiotik 4. Limbah Pertanian: ternak, tanaman, ikan, manusia 5. Pemupukan Kehilangan N dari tanah: 1. Volatilisasi, penguapan 2. Denitrifikasi 3. Pencucian, Erosi dan run-off 4. Serapan tanaman.

8 7

9 1. Kontribusinya sebesar kg N/ha/tahun 2. Aktivitas elektris selama thunderstorms 3. Debu, asap, partikulat dalam udara mengandung N 4.

10 9 ossperc.wordpress.com/2009/02/04...ndhills/

11 1. Tempat terjadinga: Tajuk tanaman, seresah/litter, tanah, rhizosfer 2. Pd helai daun: oleh Azotobacter dan Beijerinckia spp. 3. Kontribusi tahunan sebesar kg N/ha/thn, di daerah rainforest hingga 40 kg N/ha. 4. Fiksasi dlm tanah (sawah) oleh Blue green algae 5. Fiksasi dlm rhizosfer tebu, padi, rumput : Azotobacter, Beijerinckia, dan Derxia. 6. Kontribusi No. 5 sekitar < 10 kg N/ha/thn.

12 1. Kontribusinya tgt pada jumlah spesies legume 2. Kontribusi single legume stand 16 - >500 kg N/ha/th 3. Kendala fiksasi : rendahnya P-tersedia, tingginya Al dd, kekeringan, kurangnya inokulum spesifik 4. Kontribusinya pd lahan pertanian kg N/ha 5. Kontribusinya pd lahan hutan tropis kg N/ha 6.

13 12

14 1. Dekomposisi N-organik menjadi N-anorganik ada tiga tahap: 1. Aminisasi: Protein menjadi amine 2. Amonifikasi: amine menjadi ammonium (NH 4 + ) 3. Nitrifikasi: Ammonium menjadi nitrit dan nitrat 2. Kecepatannya tgt pada suhu, C/N rasio, pH tnh, mineralogi liat dan kandungan air tanah 3. Pada tanah masam, mineralisasi karbon lebih cepat dp nitrogen, shg menurunkan C/N-rasio 4. Mineralisasi N lebih cepat kalah nilai C/N rasio rendah 5. Pada Andepts, mineralisasi N berbanding terbalik dg kandungan alofan 6. Mineralisasi N masih dapat berlangsung pd tegangan air > 15 bar; alternate wetting & drying mempercepat mineralisasi N

15 Pola fluktuasi musiman Nitrat tanah terdiri atas: 1. Akumulasi nitrat secara lambat dlm topsoil pd musim kering 2. Peningkatan cepat dlm waktu singkat pd awal musim hujan 3. Penurunan cepat selama musim hujan sisanya. Periode Kering singkat pd musim hujan mengakibatkan “Birch Effect atau FLUSHES”: Peningkatan N-anorganik cepat dan diikuti penurunanya secara bertahap.

16 15 ohioline.osu.edu/aex-fact/0463.html

17 NASIB N-NITRAT TANAH N-nitrat tanah 1. Digunakan oleh jasad renik tanah (IMOBILISASI) 2. Diserap oleh akar tanaman/ tumbuhan (ABSORPSI) 3. Hilang bersama air drainase (pencucian, leaching) 4. Hilang ke atmosfer dalam bentuk gas (denitrifikasi) DIGUNAKAN JASAD RENIK & TANAMAN : 1. N-Nitrat dapat diserap oleh jasad renik tanah dan akar tanaman. Kapan persaingan kedua jenis jasad ini sangat intensif? LEACHING & VOLATILIZATION : 1. Bila tanah ditumbuhi tanaman, biasanya kehilangan nitrat dalam air drainase tidak terlalu banyak 2. Rata-rata kehilangan per tahun melalui pencucian di daerah humid berkisar antara 5 dan 6 kg setiap hektar 3. Pada kondisi drainse dan aerasi tanah yg jelek, N-nitrat direduksi melalui proses denitrifikasi menjadi gas N2.

18 1. Akumulasi nitrat pd topsoil terjadi karena nitrifikasi pd kondisi tegangan air tanah bar 2. Pergerakan air tanah dari subsoil ke topsoil mendukung mineralisasi N 3. Hasil mineralisasi N pd subsoil terbawa naik bersama air kapiler dan terakumulasi pd tanah lapisan atas setebal 5 cm 4. Selama musim hujan, nitrat akan terangkut kembali ke subsoil

19 Musim HorisonPola tanam: kg N/ha sbg NO 3 - FallowJagungPasture Hujan A (190 mm/bl)B KeringA (38 mm/bl)B Sumber: Hardy (1946)

20 1. Bbrp hari setelah hujan lebat pertama, terjadi peningkatan N- anorganik dlm tanah 2. Kontribusinya kg N/ha dalam jangka 10 hari 3. Puncak akumulasi N ini berbanding langsung dg durasi dan intensitas periode kering sebelumnya 4. Bberapa alasan terjadinya N-flushes ini : 1. Populasi mikroba aktif meningkat cepat 2. Banyak tersedia substrat yg mudah didekomposisi 3. Musim kering menurunkan C/N rasio humus, krn mineralisasi C lebih cepat selama periode kering 4. C/N rasio rendah mempercepat mineralisasi N 5. Bangkai jasad renik menjadi substrat tambahan

21 1. Serapan tanaman, Pencucian dan Denitrifikasi 2. Kecepatan pencucian nitrat: 0.5 mm/ mm hujan; untuk tanah berpasir mm/mm hujan 3. Kehilangan akibat denitrifikasi sulit dikuantifikasikan 4.

22 Pupuk nitrogen yang lazim digunakan: 1. Urea 2. ZA (Ammonium sulfat) 3. Ammonium nitrat 4. Anhydrous ammonia 4. Ammonium Fosfat

23 1. Pd tanah yg lembab, urea mengalami hidrolisis ensimatis: CO(NH2)2 + H2O (NH4) 2 CO 3 NH CO 3 = 2. Sebelum terhidrolisis, urea bersifat mobil dan dapat tercuci 3. Proses hidrolisis urea pd tanah lembab hari 4. Laju hidrolisis urea pada tanah tergenang hampir sama dg tanah tidak tergenang 5. Urease

24 1. Pd tanah yg pH nya > 7.0 : mis. VERTISOLS NH 4 + NH 3 (menguap bila tnh mengering) 2.Kehilangan penguapan dpt mencapai 4% kalau urea disebar permukaan tanah (pasir berlempung pH 7.1) dg dosis 28 kg N/ha, kalau dosisnya 277 kg N/ha kehilangan penguapan mencapai 44%. 3. Penguapan dapat dikurangi dengan membenamkan urea pd kedalaman > 5 cm 4.Deep placement sangat penting untuk lahan kering berkapur.

25 DOSIS UREA: 222 kg N/ha KedalamanKehilangan (% dosis pupuk) pupuk (cm)Aplikasi sebelum IrigasiSetelah Irigasi Permukaan tanah Sumber: Shankaracharya dan Meta (1971)

26 1.ZA yg disebar di permukaan tanah tdk mengalami kehilangan penguapan sebanyak Urea 2.Pd tnh lempung-liat nitrifikasi ammonium berlangsung cepat pada musim hujan; sebagian besar N-pupuk ditemukan sebagai nitrat pd kedalaman tanah cm. 3. Pd tanah berpasir, akumulasi NH 4 + pada kedalaman cm setelah 3 hari sejak aplikasinya 4.Setelah 21 hari sejak aplikasi ZA, terjadi akumulasi nitrat pd lapisan permukaan 8 cm.

27 Persen recovery ZA yg disebar permukaan tanah Laterit berpasir dg dosis 80 kg N/ha KedalamanSetelah 3 hari (%)Setelah 21 hari (%) (cm)N - NH 4 + N - NO 3 - N - NH 4 + N - NO Total Sumber: Wetselaar (1962).

28 1. Pemupukan lebih efisien dibanding dg disebar 2. ZA atau Urea 80 kg N/ha dibenamkan 15 cm pd saat tanam, nitrifikasi dalam beberapa hari lebih dari 80%. 3. Nitrat yg dihasilkan tercuci ke luar zone akar, sebelum tanaman menumbuhkan akarnya 4.Pada dosis pupuk yg tinggi bakteri nitrifikasi tdk tahan terhadap tekanan osmotik yg tinggi dan pH > Dg waktu konsentrasi NH4+ di sekitar lokasi pupuk berkurang, pH menjadi sekitar 7-8, nitrifikasi menghasilkan nitrit (akumulasi nitrit toksik). Kalau pH menurun < 7.0 akibat dari peningkatan CO2, terbentuklah nitrat. 6.Pertumbuhan akar di sekitar lokasi urea ditangguhkan selama 4 minggu sampai nitrit berubah menjadi nitrat

29 Pembentukan nitrit dan nitrat setelah pembenaman pupuk N (1000 ppm N) pd tanah berkapur PupukMinggu inkubasi Ureappm Nitrit ppm Nitrat pH tanah ZAppm Nitrit0000 ppm Nitrat pH tanah Sumber: Wetselaar et al. (1972).

30 KEBUTUHAN N TANAMAN TROPIKA Nutrient Removal by Tropical Crops TanamanBagianHasil (t/ha)kg N/ha JagungBiji Jerami Biji Jerami PadiBiji Jerami1.5 7 Biji Jerami UbikayuUmbi KentangUmbi Kac tanahUnhulled nuts Sumber: Sanchez, 1976.

31 Nitrogen used by corn (kg/ha) Hasil jagung, t/ha Sumber: Bartholomew (1972). Total Biji Jeram i

32 1. Tiga parameter unt estimasi dosis pupuk: 1. Serapan N tnm unt menghasilkan tingkat hasil ttt. 2. Suplai N oleh tanah 3. Persen recovery pupuk N 2.Kebutuhan internal N: Jumlah (kadar) minimum N dlm tajuk tanaman yg berhubungan dg hasil maksimum: 1. Tebu: 0.2 % N 2. Jagung: 1.2% N 3. Padi: 0.8% N 3. Suplai N dari tanah dpt diestimasi dari rataan hasil tanpa pemupukan N; atau serapan N tanaman tanpa pemupukan N

33 1. Efisiensi PUPUK dpt dihitung berdasarkan recovery pupuk dari percobaan lapangan. Serapan N dg dosis N - Serapan N tanpa pupuk % Recovery = x 100% Dosis N 2. Recovery pupuk N berkisar %; nilai yang tinggi biasanya oleh tanaman yg berakarannya ekstensif; nilai rendah terjadi pada tanah- tanah yg mengalami pembasahan & pengeringan. 3. Dosis pupuk optimum ditentukan: Serapan N pd tingkat hasil ttt - Serapan N tanpa pupuk Dosis N = % Recovery

34 1. Respon jagung thd Pupuk N biasanya positif, dosis pupuk menentukan tingkat hasil biji 2.Populasi (jarak tanam ) dan varietas menentukan respon pupuk dan produktivitas tanaman 3.Varietas unggul mempunyai respon N yg lebih tinggi 4. Rekomendasi di daerah tropis : Amerika latin : kg N/ha Meksiko : kg N/ha Indonesia : ……………. 5. Bentuk Kurva respon dipengaruhi oleh populasi tanaman 6. Respon padi juga dipengaruhi oleh tipe tanaman, radiasi, jarak tanam, dan lama pertumbuhan 7.

35 INTERAKSI RESPON N DAN POPULASI JAGUNG Hasil tongkol (t/ha) Populasi tanaman (1000/ha) 120 N 80 N 40 N 0 N

36 PENGARUH REZIM AIR TANAH THD RESPON N Hasil biji jagung (t/ha) Pupuk N (kg/ha) Sumber: Sanchez, Air tnh optimu m Excess moisture Drought

37 % dari Pupuk N diambil tanaman, sisanya tinggal dlm tanah dan hilang tercuci dan denitrifikasi 2.Perilaku residu N tgt kondisi tanah & iklim 3.Oxisols & Ultisols mengandung > 300 kg N/ha N- anorganik di dlm profilnya stl mengalami pemupukan terus menerus (Fox et al. 1974) 4.Umumnya kehilangan pencucian & denitrifikasi lebih dominan, shg efek residue N dlm tanah jarang diketahui 5.

38 PERUBAHAN SIFAT & CIRI TANAH 1. ZA dan Urea mempunyai efek residu kemasaman: (NH4) 2 SO 4 + 4O NO H2O +4H + + SO 4 = CO(NH2)2 + 2 H2O (NH4) 2 CO 3 + 4O2 2NO H 2 O + 2H + + CO2 2. Aplikasi ZA dosis tinggi terus-menerus menurunkan pH dan kejenuhan basa tanah lapisan bawah. Kedua hal ini dapat diperbaiki dg pengapuran.

39 EFEK PUPUK N thd pH TANAH pH (0-20 cm) kg N/ha ZA Urea NaNO3 Dosis pupuk selama 5 tahun terus

40 EFEK PENCUCIAN N-PUPUK thd KB SUBSOIL % Kejenuhan Basa kg N/ha cm 0-15 cm Dosis pupuk ZA Tanah Liat

41 Pengelolaan N-Tanah Dua Tujuan Pokok: 1. Memelihara ketersediaan N yg cukup dalam tanah 2. Pengaturan ketersediaan N sedemikian rupa shg selalu tersedia dlm jumlah yg diperlukan tanaman. NERACA NITROGEN N-tersedia Fiksasi-NPupuk buatan Simbiotik Non-simbiotik N-atmosfer Erosi - run offPencucian Diserap tanaman BOT Sisa tnm + Rabuk

42 SUMBER BELERANG ALAMI Mineral Tanah: Sulfida besi, nikel dan tembaga biasanya dijumpai pada tanah- tanah yg drainasenya jelek Pirits juga sering dijumpai pd tanah-tanah rawa pasang-surut Gips (Gipsum) terakumulasi pd horison bawah Mollisol & Aridisol BELERANG ATMOSFER 1. Tanaman dpt menyerap langsung belerang atmosfer, sekitar % dari total kebutuhannya 2. Tanah juga dapat menyerap langsung belerang atmosfer 3. Air hujan menganjung sejumlah belerang, kg setiap hektar BELERANG ORGANIK 1. Asam amino tertentu 2. Senyawa lain yang mempunyai mikatan C-S 3. Sulfat organik

43 PEREDARAN BELERANG Sulfur (S) Belerang organik Sulfida (S = ) Sulfat (SO 4 = ) reduksi Oksidasi reduksi Oksidasi Dekomposisi Mineral tanah Pencucian Serapan Sisa-sisa Biomasa tanaman Gas H 2 S Volatilisasi

44 43

45 Perilaku Belerang dlm Tanah MINERALISASI - IMOBILISASI: Reaksi mineralisasi: S-Organik Hasil dekomposisi Sulfat (Protein & senyawa (Senyawa sulfida) Organik lain) Reaksi Imobilisasi: Ion Sulfat Jasad renik S-organik OKSIDASI - REDUKSI: reaksi-reaksi biokimia H 2 S + 2O 2 H 2 SO 4 2H + + SO 4 = 2S + 3 O 3 + 2H 2 O 2H 2 SO 3 2H + + SO 3 = Alkohol-organik + Sulfat Asam organik + H2O + S= Bakteri belerang Fe ++ + S = FeS Sulfat Sulfit Tiosulfat direduksi oleh bakteri Sulfida S-elementer OKSIDASI - REDUKSI: reaksi-reaksi biokimia H 2 S + 2O 2 H 2 SO 4 2H + + SO 4 = 2S + 3 O 3 + 2H 2 O 2H 2 SO 3 2H + + SO 3 = Alkohol-organik + Sulfat Asam organik + H2O + S= Bakteri belerang Fe ++ + S = FeS Sulfat Sulfit Tiosulfat direduksi oleh bakteri Sulfida S-elementer

46 45

47 Perilaku Belerang dlm Tanah OKSIDASI BELERANG & KEMASAMAN: Oksidasi belerang pd akhirnya menghasilkan ion H + yg dpt menurunkan pH tanah Didaerah pasang-surut, tanahnya disebut TANAH SULFAT MASAM, mengandung “cat-clay”. Kalau tanah ini tetap tergenang dapat ditanami padi; kalau tanah ini dikeringkan akan terjadi oksidasi belerang dan sulfida menjadi sulfat yg mampu mengasamkan tanah secara ekstrim RETENSI SULFAT Retensi sulfat dalam tanah rendah, baik jumlah & kekuatannya. Tanah bagian bawah biasanya mempunyai retensi sulfat lebih tinggi daripada topsoil Retensi sulfat berhubungan dg hidroksida Fe dan Al, dan Kaolinit K H O SO 4 -Al Al- + KHSO 4 -Al Al- + H 2 O OO HH RETENSI SULFAT Retensi sulfat dalam tanah rendah, baik jumlah & kekuatannya. Tanah bagian bawah biasanya mempunyai retensi sulfat lebih tinggi daripada topsoil Retensi sulfat berhubungan dg hidroksida Fe dan Al, dan Kaolinit K H O SO 4 -Al Al- + KHSO 4 -Al Al- + H 2 O OO HH

48 47 filebox.vt.edu/users/chagedor/bi...uct.html

49 …. dst ayo belajar bersama sampai jumpa lagi ….


Download ppt "PEREDARAN NITROGEN Sisa tumbuhan & binatang Amonia Bahan Organik Tanah Nitrat & Nitrit Nitrogen Atmosfer Pencucian Reaksi khemo- elektrik & Hujan penyerapan."

Presentasi serupa


Iklan oleh Google