Masalah, Ketersediaan, Peranan, dan Pemupukan Nitrogen (N)

 I. Latar Belakang

Nitrogen merupakan unsur hara esensial bagi tanaman sehingga kekurangan nitrogen menyebabkan tanaman tidak dapat tumbuh dengan normal. Nitrogen merupakan salah satu unsur pupuk yang diperlukan dalam jumlah paling banyak, namun keberadaannya dalam tanah sangat mobil sehingga mudah hilang dari tanah melalui pencucian maupun penguapan.

        Nitrogen sangat penting karena merupakan penyusun utama protein dan beberapa molekul biologik lainnya, nitrogen diperlukan baik oleh tumbuhan maupun hewan dalam jumlah yang besar. Lagipula sejumlah besar nitrogen hilang dari dalam tanah karena tanah mengalami pencucian oleh gerakan aliran air dan kegiatan jasad renik. Banyaknya nitrogen yang tersedia langsung bagi tumbuhan sangatlah sedikit (Nasoetion, 1996).

Gambar 1. Siklus Nitrogen dalam Tanah (Bundy, 1998)

 

II. Masalah Nitrogen dalam Tanah

Nitrogen merupakan unsur yang sangat mobil, sehingga mudah hilang dari dalam tanah. Kehilangan N dari dalam tanah dapat disebabkan oleh:

a.       Immobilsasi Tanaman

        Immobilisasi merupakan proses perubahan bentuk N-tersedia (NH4+ dan /atau NO3-) menjadi N-organik melalui aktivitas metabolisme tanaman maupun mikroorganisme. Jika dibandingkan, maka bentuk NH4+ lebih efisien bagi tanaman dibandingkan NO3-, karena langsung diimobilisasikan kedalam bentuk organik, sedangkan NO3- yang diserap, maka sebelumnya harus melalui serangkaian proses biokimia kebentuk ammonium yang membutuhkan sejumlah energi ATP, sehingga membutuhkan suplai P.

b.      Volatilisasi

        Gas amoniak hasil proses aminisasi apabila tidak segera mengalami amonifikasi akan segera menguap ke udara, begitu juga dengan gas N2 hasil denitrifikasi nitrat, keduanya merupakan sumber N2 atmosfir.

Gambar 2. Grafik Pelepasan Nitrogen dalam Bentuk Amonium dan Nitrat (%) Selama 14 Minggu Inkubasi  (Nainggolan et al., 2009).

Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa  pola pelepasan nitrogen selama 14 minggu adalah sebagai berikut : Pupuk slow release yang dibuat dari formula urea, zeolit dan asam humat memiliki pelepasan nitrogen yang lebih lambat dibandingkan dengan Urea Prill. Semakin tinggi konsentrasi asam humat yang diberikan maka laju pelepasan nitrogen semakin lambat.

a.       Denitrifikasi Nitrat

        Denitrifikasi merupakan reaksi oksidasi reduksi nitrat menjadi gas N yang kemudian mengalami volatilisasi keatmosfer. Proses ini pada ekosistem alami (hutan primer) terjadi secara berkesinambungan dan selaras dengan proses fiksasi N, sehingga jumlah N dalam tanah tetap stabil.

b.      Pelindian

        Karena nitrogen merupakan unsur yang sangat mobil sehingga sangat mudah untuk tercuci. Kehilangan nitrat dan amonium melalui pelindian merupakan salah satu penyebab penurunan kadar N dalam tanah. Suhu Tanah

Gambar 3. Variasi dari presipitasi, kadar air tanah, dan kehilangan N-total selama musim tanam pada tahun kering dan tahun basah (Ouyang, 2016).

            Berdasarkan grafik datas dapat dilihat bahwa kehilangan N-total tertinggi terdapat pada saat kadar air tanah tinggi yaitu pada tahun basah. Hal ini disebabkan karena adanya pencucian N ke lapisan bawah yang dibawa oleh air perkolasi, selain itu penurunan terjadi akibat mikroorganisme didalam tanah berkurang karena kadar air tanah tinggi sehingga mikroorganisme sulit berkembang.

 

III. Ketersediaan N dalam tanah

Ketersediaan N dalam tanah dapat dipengaruhi oleh:

a.       Fiksasi N

Fiksasi (pengikatan) N dapat terjadi secara:

·         Fisik melalui pelepasan energi listrik pada saat terjadinya kilat

·         Kimia melalui proses ionisasi, yang keduanya terjadi pada atmosfer paling atas dan turun ke tanah lewat presipitasi

·         Biologi melalui simbiosis mutualisme tanaman legum dengan Rhyzobium (bakteri heterotrofik), juga beberapa tanaman non legum

·         Nonsimbiotik oleh mikroba tanah seperti:

-       Azospirilium, Azotobacter, dan Beijerinkia (aktif pada kondisi masam hingga pH 3)

-       Bacillus, Enterobacter, dan klebseilla (kelompok aerobik fakultatif)

-       Clostridium dan Desulfovibrio (kelompok anaerobik)

-  Rhodospirilium, Rhodomicrobium, Chromatium, dan Chlorobium (kelompok fotosintetik)

b.      Mineralisasi

        Di dalam tanah, 99% N terdapat dalam bentuk organik, hanya 2-4%nya yang dimineralisasikan menjadi N-anorganik (NH3) (amonifikasi) oleh berbagai mikroba heterotrof, kemudian sebagiannya mengalami nitrifikasi.

Gambar 4. konsentrasi nitrogen inorganik tanah pada padang rumput dan semak belukar pada situs Adan B. (a,b) lapisan 0-30 cm (2012); dan (c,d) lapisan 0-15 (2013) (Zhao, 2017).

  Aminasi 

        Adalah proses penguraian bahan organik menjadi asam-asam amino

b.      Amonifikasi

        Adalah proses perombakan asam-asam amino yangdilakukan oleh bakteri heterotrofik menjadi amonium. Amonifikasi ini dapat berlangsung hampir pada setiap keadaan, sehingga amonium dapat merupakan bentuk nitrogen anorganik

c.       Nitrifikasi

        Nitrifikasi adalah proses bertahap yaitu proses nitritasi yang dilakukan oleh bakteri Nitrosomonas dengan menghasilkan nitrit, yang segera diikuti oleh proses oksidasi berikutnya menjadi nitrat yang dilakukan oleh bakteri Nitrobacter yang disebut dengan nitratasi. Nitrat merupakan hasil proses mineralisasi yang banyak disukai atau diserap oleh sebagian besar tanaman budidaya.

Gambar 5. (a) jumlah kotor Mineralisasi N (batang hitam) dan jumlah kotor nitrifikasi (batang abu-abu), (b) jumlah kotor pemakaian NH4+ (batang  hitam) dan jumlah kotor pemakaian NO3 (batang abu-abu), and (c) simulasi nitrat menjadi ammonium (DNRA) jumlah berdasarkan biomassa, dimana D= gurun, F= hutan, S= semak belukar, dan W= lahan basah (Yang, 2017).

 

IV. Peranan N Dalam Tanah

         Unsur N berperan sebagai penyusun semua protein, klorofil, dan asam-asam nukleat, serta berperan penting dalam pembenahan koenzim (Hanafiah, 2005).

 

V. Pemupukan N

•  Pupuk Buatan 

     Pupuk sumber N yang sangat banyak digunakan untuk pertanian adalah pupuk urea. Urea ( CO [NH₂]₂ ) di dalam air sangat mudah terurai dan melepaskan amonia dan CO₂. Selanjutnya NH₃ akan diserap akar menjadi sumber N bagi tanaman. Urea juga dapat diserap langsung secara difusi. 

 

 Tabel 1. pengaruh dosis pupuk N dan varietas bawang merah terhadap N-total tanah (Firmansyah dan Sumarni, 2013)

        

         Seperti terlihat pada Tabel 3 bahwa semakin meningkat dosis pupuk N yang diberikan, kandungan N-total tanah pun semakin meningkat. Pemberian pupuk N dengan dosis tinggi dapat menyebabkan N-total yang tersedia di dalam tanah semakin tinggi. Hal ini dikarenakan kuantitas pupuk N yang tinggi, sehingga dapat masuk ke dalam serapan tanah dalam jumlah yang besar.

 

•  Bahan Organik  

        Bahan organik mempunyai peranan sebagai penyumbang unsur hara tanah. Peran bahan organik terhadap ketersediaan hara dalam tanah tidak terlepas dengan proses mineralisasi yang merupakan tahap akhir dari proses perombakan bahan organik. Dalam proses mineralisasi akan dilepas mineral-mineral hara tanaman dengan lengkap  tidak tentu dan relatif kecil. Hara N, P dan S merupakan hara yang relatif lebih banyak untuk dilepas dan dapat digunakan tanaman.

 

Tabel 2. Neraca Nitrogen (N) mulai saat aplikasi bahan organik hingga panen tanaman jagung (14 minggu) (Dewi et al., 2014)

 

 

        Berdasarkan tabel 2, dapat dilihat bahwa kehilangan N atau imobilisasi oleh mikroba pada perlakuan pemberian bahan organik lebih rendah dibandingkan dengan perlakuan Urea dan kontrol. Hal ini berarti menambah cadangan N yang pada gilirannya akan dilepaskan untuk pertumbuhan tanaman pada musim tanam berikutnya.

 

Daftar Pustaka

 

Bundy, L. G. 1998. Soil and Applied Nitrogen. Wisconsin. University of Wisconsin Madison.

Dewi, E. K., Y. Nuraini, E. Handayanto. 2014. Manfaat Biomassa Tumbuhan Lokal untuk Meningkatkan Ketersediaan Nitogen Tanah di Lahan Kering Malang Selatan. Malang. Universitas Brawijaya.

Firmansyah, I., N. Sumarni. 2013. Pengaruh Dosis Pupuk N dan Varietas terhadap pH Tanah, N-total Tanah, Serapan N, dan Hasil Umbi Bawang Merah (Allium ascalonicum L.) pada Tanah Entisol-Brebes Jawa Tengah. Bandung. Balai Penelitian Tanaman Sayuran.

Hanafiah, K. A. 2005. Dasar-dasar Ilmu Tanah. Jakarta. Raja Grafindo Persada.

Nainggolan, G. D., Suwardi, Darmawan. 2009. Pola Pelepasan Nitrogen dari Pupuk Tersedia Lambat (Slow Release Fertilizer) Urea-Zeolit-Asam Humat. Bogor. Institut Pertanian Bogor.

Ouyang, W., X. Xu, Z. Hao, X. Gao. 2017. Effect of Soil Moisture Content on Upland Nitrogen Loss. China. Beijing Normal University.

Yang, W. H., R. A. Ryals, D. F. Cusack, W. L. Silver. 2017. Cross-biome Assessment of Gross Soil Nitrogen Cycling in California Ecosystems. California. Universyti of California. 

Zao, N. and X. G. Li. 2016. Effect of Aspect-vegetation Complex on Soil Nitrogen Mineralization and Microbial Activity on the Tibetan Plateau. China. Lanzhou University.