1. Penyusun asam amino, amida, asam2 nukleat, nukleotida, koensim, heksoamin dsb.

2. Hara makroesensial bagi tanaman bersifat sangat dinamik dan mobil selalu mengalami alihrupa dan alihtempat dalam bentuk gas, anorganik (cair) maupun organik (padat).

3. Nitrogen tersedia melimpah dalam bentuk N2 di alam = 72% dari komposisi atmosfer bumi.

4. Hanya sebagian kecil jasad prokariotik yang mampu memanfaatkan gas N2 secara langsung sebagai sumber N untuk kehidupannya.

4. Pasokan N ke dalam tanah dapat melalui presipitasi air hujan, loncatan bunga api listrik, pemupukan, penambahan bahan organik, atau melalui penambatan N2 atmosfer secara hayati.

5. N dalam tanah juga dapat hilang teruapkan ke atmosfer secara kimiawi atau oleh kelompok mikroba pendenitrifikasi.

6. ketersediaan N dalam tanah relatif kecil, namun jumlah yang dibutuhkan tanaman sangatlah besar.

8. Sekitar 67 % pupuk N pada berbagai tanaman serealia di dunia atau setara US $ 15,9 milyar tahun-1 hilang terlindi dalam bentuk NO3

- dan teruapkan sebagai gas NH3, N2O dan N2.

9. Van Noordwijk dan De Willigen memperkirakan sekitar 50% dari pupuk N pada tanah2 pertanian di daerah tropika basah hilang melalui pelindian.

10. Proses pelindian NO3- selalu diawali oleh

proses nitrifikasi Nitrifikasi dianggap sebagai proses yang merugikan sehingga perlu upaya pengendalian.

N2 NH33 H2 +

PROSES HABER-BOSCHDALAM INDUSTRI PUPUK N

NH4+ NO2

- NO3-

berbentuk kation tertahan oleh

partikel tanah yang bermuatan negatif relatif stabil dalam tanah

berbentuk anion mobil, tidak tertahan tanah

mudah terlindi, runoff, dan teruapkan dalam bentuk N2O, NO dan N2 melalui

proses denitrifikasi pencemar udara, air tanah

dan perairan

Nitrosomonas Nitrosococcus Nitrosospira Nitrosovibrio Nitrosolobus

Nitrobacter

Methemoglobinemia (blue-baby syndrome)

pada KonsumenNO3

-

NH3

NH3Asam amino

MoNitra

t Reduktase

20 ATP20 ADP

5 ATP

5 ADP

Leaching, Menurunkan kejenuhan basa & memasamkan tanah,

Pencemaran NO3-, Eutrofikasi,

Nitrosamin, Denitrifikasi

Pada tanah2 kahat Mo

NO2-

Terjerap mineral lempung tipe 2 : 1 (Vermikulit, Illit, Mica butir halus & Smektit)

NH4+ lepas

lambat

GS-GOGAT Pathway

NO

N2OGDH Pathway

> 0.5 mg kg-1 tanah< 0.5 mg kg -1 tanah

NH4+

NO3-

Suatu usaha pertanian dapat berkelanjutan apabila menerapkan 2 prasyarat dasar :

1) Pengurangan penggunaan sumberdaya tak terbaharui, sekaligus dengan peningkatan penggunaan sumberdaya terbaharui,

2) Perlindungan lingkungan.

Tidak sekedar untuk meningkatkan produksi tanaman, namun juga bertujuan untuk memelihara agar lingkungan tetap

sehat, baik pada skala lokal, regional, maupun global (mengurangi emisi gas

rumah kaca, mempertahankan daur hidrologi serta keragaman hayati).

1. Konsentrasi N2O di atm. urutan 3 setelah CO2, namun potensi penyerapan per molekulnya thd radiasi gelombang panjang 200 kali >> dibanding CO2

2. Secara katalitik penyebab kerusakan ozon stratosfer

N2ONO

NO3-NH2OH

(hidroksilamin)NH4

+ (HNO)

NO2NHOH(asam hiponitrit)

NO NO

NITRIFIKASI & DENITRIFIKASI menyumbang 50% dari total emisi N2O global & 8–32% total emisi NO (Skiba et al., 1993).

NO2-

At the Pittsburgh G20 meeting (September 2009), Indonesia’s President Yudhoyono (SBY) said that:

“Indonesia had decided on a national climate change action plan ‘that will reduce our emissions by 26 per cent by 2020 from BAU (Business As Usual)’, and by up to 41 per cent with international support”

NO2- NO3

-

Human activities: Emission & Heat reflection

Untuk melindungi kesehatan masyarakat dari bahaya

pencemaran NO3- maka USEPA

dan WHO menetapkan baku mutu kadar nitrat dalam air minum = ≤ 10 mg nitrat L-1.

EFISIENSI PEMANFAATAN

NITROGEN(NUE)

(Moll et al., 1982; Singh et al., 1998),

N pada biomassa terpanen /N tanah dan atau

N pupukN total biomassa

tanaman /N tanah dan atau N pupuk

N pada biomassa terpanen /N total biomassa

tanaman

a. Nisbah NH4+/N-mineral tanah (NITRIFIKASI AKTUAL),

b. NITRIFIKASI POTENSIAL (laju pembentukan NO2- oleh

Nitrosobacteria pada kondisi & waktu inkubasi tertentu),c. Jumlah perkiraan terdekat (MPN) bakteri pengoksidasi

NH4+ & bakteri pengoksidasi NO3

- , AKTOR

d. Jumlah mikroba heterotrof “KOMPETITOR PROSES” Nitrifikasi.

Faktor2 yang mempengaruhi

nitrifikasi

NON-ANTHROPOGENIKbahan induk, iklim, topografi yang mempengaruhi struktur

dan komunitas tanaman, kuantitas dan kualitas bahan

organik serta keberadaan senyawa allelopat penghambat

nitrifikasi

ANTHROPOGENIKpengusikan, pengelolaan

tanaman, pengolahan tanah serta pemberian pasokan

kepada sistem tanah-tanaman.

APA YANG DAPAT DILAKUKAN UNTUK MENGENDALIKAN NITRIFIKASI ?

APLIKASI SENYAWA PENGAMBAT NITRIFIKASI :

Sulfathiazole; 2-Amino-4-chloro-6-

methylpyridine; Dyciandiamide;

Etridiazole dan N-serve (Nitrapyrin)

PENGENDALIAN NITRIFIKASI SECARA HAYATI.

SINKRONISASI pelepasan NH4

+ dari pupuk maupun BO

dengan jumlah dan laju serapan

akar tanaman

PENGHAMBATAN pertumbuhan

Nitrosobacteria dengan tanaman

penghasil alelochemical

pengambat nitrifikasi.Mahal & tidak

berkelanjutan

Nama Umum Nama Kimia

Penghambatan (%) dalam14 hari 28 hari

2-Ethynylpyridine 97 87Phenylacetylene* 92 55

Dwell Etridiazole 90 75N-serve, Nitrapyrin

2-Chloro-6-(trichloromethyl) pyridine

85 65

ATC 4-Amino-1,2,4-triazole 87 602,4-Diamino-6-trichloromethyltriazine

76 41

DCD, dicyan Dicyandiamide 61 15AM 2=Amino-4-chloro-6-

methylpyrimidine60 37

ST Sulfathiazole 52 17TU Thiourea 2 0

Efektivitas beberapa penghambat nitrifikasi (%) pada tanah yang ditambah 5 mg bahan aktif kg-1 tanah, dipupuk 200 mg (NH4)2SO4-N kg-1 tanah dan diinkubasikan pada 25oC (Myrold, 2005).

1. Letakkan pupuk pada zona reduktif. dibenam, ditimbun,

2. Pupuk dalam gulungan lempung (mudball), 3. Aplikasikan pupuk nitrogen bersama bahan

organik segar, 4. Prinsip: menahan pupuk agar tidak segera

teroksidasi & dapat larut secara bertahap.

5. Waktu: menyesuaikan dg periode pertumbuhan tanaman,

6. Takaran sesuai kemampuan akar utk menyerap N (SINKRONISASI).

7. Cara, waktu dan takaran juga mempertimbangkan interaksinya dengan unsur hara lain.

Meningkatkan keragaman tanaman meningkatkan efisiensi pemanfaatan hara.

Spesies tanaman berakar dalam berperan sebagai “nutrient pumping atau safety net nutrient filter”

Brachiaria humidicola

Keragaman tanaman syarat terbentuknya allelochemichal inhibitor nitrifikasi1. akar Leucaena leucocephala

gallocatechin, epigallocatechin, epicattechin yang hambat Nitrosomonas europaea ;

2. B.humidicola hambat nitrifikasi dari eksudat akar

Kebun kopi campuran dengan produksi seresah 7.7 Mg ha-1 dan kebun kopi dengan penaung sengon (P.falcataria) dengan produksi seresah 7.0 Mg ha-1 per tahun menurunkan potensial nitrifikasi masing2 sebesar 63% dan 55 %; meningkatkan nisbah NH4

+/N-mineral masing2 sebesar 650% dan 425% daripada kebun hortikultura intensif (dengan potensial nitrifikasi 7.06 mg NO2

- g-1 tanah jam-1 dan nisbah NH4+/N-mineral 0.99%).

Dalam konteks konservasi hara N, proses imobilisasi N jauh lebih menguntungkan dibanding nitrifikasi.

Imobilisasi N hanya mengubah bentuk N-mineral biomassa mikroba pengurai seresah dan akan dikembalikan ke dalam tanah secara bertahap sesuai daur kehidupan tanaman dan mikroba.

Sebaliknya, proses nitrifikasi dapat meningkatkan kehilangan N dari sistem tanah-tanaman melalui penguapan, pelindian dan denitrifikasi.

Seresah = berkualitas rendah, apabila mempunyai nisbah C/N>25, kandungan lignin >15% dan polifenol

>3% (Palm and Sanchez, 1991)

Laju nitrifikasi pada tanah dengan pengolahan tanah minimum pada umumnya lebih rendah daripada pada tanah yang dibajak atau dibudidayakan secara intensif.

PELUANG

Pupuk N lepas lambat

Inhibitor sintetik

Mahal & berdampak negatif

Mahal & tidak berkelanjutan

Meningkatnya populasi bakteri heterotrof akan

menekan populasi nitrifier

(imobilisasi N >> nitrifikasi)

PENINGKATAN KERAGAMAN TANAMAN & MANIPULASI DOSIS & KUALITAS SERESAH (BAHAN ORGANIK) UTK PENGENDALIAN NITRIFIKASI

Pelindian NO3- & po-

pulasi nitrifier di hutan relatif rendah karena adanya allelochemical nitrification inhibitor

(polifenol, tanin, galotanin dlsb.),

imobilisasi & asimilasi NH4

+ yg ekstensif

Mineralisasi N seresah dipengaruhi

oleh kualitasnya (kandungan lignin, polifenol, & nisbah C:N). Pengaturan

laju mineralisasi N = pengaturan

ketersediaan NH4+

(substrat nitrifikasi)

UPAYA PENGENDALIAN NITRIFIKASI

CARA PENGENDALIAN NITRIFIKASI

Penggunaan pupuk N lepas lambat

Penggunaan senyawa penghambat nitrifikasi

(DCD, N-serve, Thiourea, Sulfathiazole dll)

Mahal dan tidak berkelanjutan

Mahal, tidak berkelanjutan dan berdampak negatif

terhadap biota tanah lain

PELUANG PENGENDALIAN NITRIFIKASI SECARA HAYATI:Pengelolaan jumlah & kualitas seresah, budidaya tnm lorong

dan/ atau penghambat alelokimia

Kekurangan protein akan menghambat sintesis peptida, hormon & protein struktural fungsi tubuh tidak normal,

40% penduduk dunia cukup protein karena kecukupan pupuk N.

... too little ….. too much