Metode Pelepasan Pupuk Konvensional

(1)

Metode Pelepasan

Pupuk Konvensional

(2)

Pupuk

2

▪ Pupuk adalah material yang ditambahkan pada media tanam atau tanaman untuk

mencukupi kebutuhan hara yang diperlukan tanaman sehingga mampu berproduksi

dengan baik

▪ Fungsinya untuk mencukupi kebutuhan hara pada tanaman agar berproduksi dengan baik.

▪ Pupuk bisa diberikan melalui tanah, daun,

atau disuntikkan ke batang tanaman

(3)

Jenis Pupuk

(4)

Fungsi komponen pupuk

4

(5)

Siklus Nitrogen, Fosfor, dan Kalium

(6)

Kandungan Pupuk

Tiga makronutrien utama

▫

Nitrogen (N): pertumbuhan daun

▫

Fosfor (P): Perkembangan akar, bunga, biji, buah

▫

Kalium (K): Pertumbuhan batang yang kuat, pergerakan air pada tanaman, mendorong

pembungaan dan pembuahan

▪

Tiga unsur hara makro sekunder:

kalsium (Ca), magnesium (Mg), dan belerang (S)

6

▪

Mikronutrien:

tembaga (Cu), besi (Fe), mangan (Mn), molibdenum (Mo), seng (Zn), boron (B). Kadang-kadang

signifikansi adalah silikon (Si), kobalt (Co), dan vanadium (V).

(7)

▪ Tersedia bentuk unsur hara

esensial untuk

penyerapan dan

pertumbuhan

tanaman

(8)

Efek Pupuk Konvensional terhadap Lingkungan

▪ Penggunaan pupuk terbesar di Indonesia adalah urea karena tingginya kandungan nitrogen (46%), mudah ditangani, dan murah (Hussain, et al., 2012).

▪ Faktor yang perlu menjadi pertimbangan adalah urea yang mudah larut dalam air sedangkan kemampuan tanaman menyerap nutrisi hanya 30-35%

▪ Nutrisi (nitrogen) yang tidak terserap terbawa curah hujan, irigasi, dan aliran air menyebabkan melimpahnya nitrogen karena terakumulasi di lingkungan (Guo et al., 2018; Tong, et al., 2018)

▪ Pemerintah Indonesia melalui Peraturan Menteri Pertanian No. 40/Permentan/OT.140/4/2007 sudah menerapkan dosis standard penambahan urea tergantung tingkat produktivitasnya. Pada tingkat produktivitas rendah (< 5 ton/ha) dibutuhkan urea 200 kg/ha.

▪ Pada tingkat produktivitas sedang (5-6 ton/ha) dibutuhkan urea 250-300 kg/ha. Sedangkan pada tingkat produktivitas tinggi (> 6 ton/ha) dibutuhkan urea 300-400 kg/ha.

8

(9)

Efek Pupuk Konvensional terhadap Lingkungan

▪ Jika menggunakan urea dengan dosis 400 kg/ha kemudian dihubungkan dengan kandungan nitrogen dalam urea dan persentase penyerapan nitrogen oleh tanaman maka nitrogen yang tidak terserap dan berada di lingkungan sekitar 64,4 kg/ha.

▪ Sumber nutrisi tanaman dari nitrogen yang diserap oleh tanaman berupa nitrat (NO

₃^-

) dan

ammonium (NH

⁴⁺

). Transformasi nitrogen diawali membentuk ammonium kemudian dioksidasi menjadi nitrit lalu menjadi nitrat oleh bakteri (Masclaux-Daubresse, et al., 2010; Trenkel, 2010).

▪ Nitrogen berlebih atau tidak terserap berkontribusi terhadap pencemaran lingkungan yang

disebabkan oleh kontaminasi nitrat tanah dan air permukaan.

(10)

Efek Pupuk Konvensional terhadap Lingkungan

▪ Efek lain adalah menyebabkan eutrofikasi ekosistem, degradasi kualitas air hilir,

pengembangan kabut fotokimia, dan meningkatnya konsentrasi global dari gas rumah kaca, dinitrogen oksida yang kuat, mengganggu rantai makanan dalam ekosistem (Hussain, et al., 2012; Ni, et al., 2011; Bortoletto-Santos, et al., 2018).

▪ Transformasi nitrogen menjadi nitrat, nitrit, amonia diatas ambang batas dalam pada air tanah bisa menyebabkan gangungan kesehatan pada manusia. Jika nitrat masuk ke dalam tubuh dapat terkonversi menjadi nitrit yang bereaksi dengan asam amino membentuk nitrosamine yang bersifat racun.

▪ Sedangkan untuk nitrit dan ammonia merupakan racun untuk organisme air (Erkekoglu et al., 2009)

10

(11)

(12)

Efek Pupuk Konvensional terhadap Lingkungan

▪

Pupuk konvensional diproduksi sebagai nutrisi dalam bentuk terkonsentrasi yang dapat dengan mudah dimanfaatkan tanaman. Salah satu alasan utama petani menggunakan pupuk konvensional adalah karena lebih spesifik dalam aplikasinya.

▪

Komposisi nutrisi yang tepat diketahui, dan pupuk mudah dilepaskan pada saat diberikan

▪

Penggunaan pupuk mahal dan juga dapat merusak lingkungan jika tidak diterapkan dengan benar. Sistem kompleks dari siklus biogeokimia sering terpengaruh secara negatif oleh aplikasi pupuk.

▪

Jika pupuk tidak diberikan dalam jumlah yang cukup, maka akan

mempengaruhi produktivitas tanaman. Jika kelebihan pupuk ditambahkan, kelebihan nutrisi akan mengalir ke ladang dan mencemari lingkungan.

▪

Untuk menghindari kemungkinan efek negatif pada lingkungan, perawatan

harus dilakukan untuk menggunakan jumlah yang tepat. 12

(13)

Efek Pupuk Konvensional terhadap Lingkungan

▪ Meskipun pupuk kimia berperan dalam meningkatkan unsur hara tanaman pada kondisi cuaca yang kurang mendukung atau pada saat kebutuhan tambahan unsur hara tanaman, namun tidak semua unsur hara dalam pupuk yang diberikan diserap oleh tanaman yang sedang tumbuh.

▪ Residu yang tersisa penting untuk dipertimbangkan karena efeknya pada penggunaan intensif jangka panjang tidak menguntungkan bagi ekosistem kita

▪ Residu ini mungkin tertinggal di dalam tanah; mereka dapat mencapai badan air

melalui proses pencucian atau mengalir dari permukaan tanah atau mungkin hilang ke

(14)

Pengaruh pupuk mineral

▪

Rendahnya keberhasilan asimilasi unsur hara di lingkungan menyebabkan masalah serius dalam aspek perlindungan lingkungan. Ini mengarah pada penyebaran senyawa biogenik berlebih di lingkungan yang tidak sepenuhnya digunakan oleh tanaman.

▪

Dengan demikian migrasi senyawa ini menjadi masalah dunia. Konsekuensi dari dispersi mempengaruhi proses geologi dan geokimia dari banyak ekosistem dan berlangsung jutaan tahun.

▪

Senyawa pupuk mineral berpindah dari tanah ke ekosistem air sebagai akibat dari limpasan areal, erosi tanah, dan pembilasan. Hal ini menyebabkan peningkatan kontaminasi dan eutrofikasi air permukaan dan laut

▪

Jumlah pupuk yang berlebih memvariasikan derajat salinitas dan pH tanah dan menyebabkan degradasi tanah secara bertahap. Pupuk mineral seperti urea dan garam amonium merupakan sumber kuat amonia dan migrasinya ke ekosistem terdekat mengganggu atau menghancurkan vegetasi.

Sebagian amonia berubah menjadi asam nitrat bergabung dengan asam sulfat dan membentuk hujan asam, yang sangat mempengaruhi vegetasi dan menyebabkan penipisan tanah dan erosi.

▪

Nitrogen monoksida dan oksida nitrat diproduksi sebagai hasil dari proses denitrifikasi dan

menyebabkan penipisan lapisan ozon, membuat orang terkena radiasi ultraviolet. 14

(15)

Pengaruh pupuk Fospat

▪

Pupuk fosfat tidak dihilangkan pada tanaman yang dipanen, tetap ada; sisa-sisa fosfat di dalam tanah tersapu dari tanah oleh limpasan atau oleh hujan lebat. Kecuali dalam kasus pencucian tanah oleh limpasan atau hujan deras segera setelah aplikasi pupuk fosfat ke permukaan tanah yang basah, fosfat tetap berada di dalam tanah dan tidak hilang pada tanaman yang dipanen.

▪

Sebagian besar studi menyimpulkan bahwa karena fosfat tidak bergerak di sebagian besar tanah, hanya sejumlah kecil fosfat dalam pupuk yang tercuci dari tanah ke dalam air drainase. Fosfat dibawa ke sungai oleh erosi tanah sebagai partikel tanah yang teradsorpsi dibawa dari tanah dan sebagai limbah organik terlarut melalui tubuh ternak dan tanaman pakan ternak.

(16)

Pengaruh pupuk Potassium cations

▪

Sebagian besar pupuk kalium yang digunakan saat ini larut dalam air. Namun, begitu menyebar dalam air tanah, mereka menyerap ke partikel tanah. Ion kalium mengambil bagian dalam pertukaran kation.

Ketika mereka diserap oleh partikel tanah liat atau humus, jumlah yang sama dari kation lain diganti ke dalam tanah.

▪

Melalui penambahan pupuk, proporsi ion yang dapat ditukar diubah menjadi bentuk yang kurang dapat diakses oleh larutan tanah. Jadi ion-ion tersebut dikatakan tetap dan itu terjadi di dalam lapisan partikel lempung mika dan vermikulit. Hampir semua tanah memiliki kemampuan yang besar untuk menahan kalium sementara garam kalium terlarut ditambahkan ke tanah karena sebagian besar tanah tidak terdiri dari mineral lapuk kuat yang mengandung jenis lempung tersebut.

▪

Jadi hanya beberapa proporsi pupuk kalium yang mungkin hilang karena pencucian karena benteng tanah untuk kalium

16

(17)

Pengaruh pupuk NItrogen

▪

Pergerakan nitrogen terlarut dari pupuk nitrogen di tanah sangat kompleks. Pupuk nitrogen yang biasa digunakan adalah urea, amonia, garam amonium, garam nitrat, dan juga penggunaan residu protein yang sangat terbatas seperti limbah tulang dan limbah wol. Ketika tanah yang dikeringkan dengan baik hangat dalam kondisi pertanian normal, semua senyawa nitrogen terlarut dengan cepat teroksidasi menjadi nitrat, sehingga tidak diserap ke partikel tanah.

▪

Peningkatan kadar nitrogen di sungai dan sungai menyebabkan pertumbuhan alga yang berlebihan.

Ketika alga mati dan membusuk, hal itu menyebabkan peningkatan bahan organik di dalam air. Ini membutuhkan oksigen dan dengan demikian kadar oksigen dalam air turun. Penurunan oksigen berdampak buruk pada lingkungan perairan; ikan, kepiting dan kehidupan air lainnya mati

(18)

Pengaruh pada polusi air

▪

Nitrogen dari pupuk nitrogen di daerah pertanian tiba di badan air melalui tiga cara: drainase, pencucian dan aliran.

Nitrat merupakan komponen dasar pupuk dan juga salah satu parameter penting pencemaran air. Pencucian nitrat terutama terkait dengan pemupukan dalam praktik pertanian. Di beberapa lahan pertanian beririgasi di daerah kering dan semi kering, bersama dengan penguapan air akumulasi nitrat di tanah juga meningkat.

▪

Di tanah, nitrogen yang ada dalam pupuk diubah menjadi nitrat melalui nitrifikasi oleh mikroorganisme. Nitrat mencapai air tanah karena muatan negatifnya. Bentuk paling umum dari nitrogen terlarut dalam air tanah adalah nitrat, tetapi juga bentuk nitrit (NO2), nitrogen oksida (N2O), nitrogen (N2), dan nitrogen organik dapat ditemukan.

▪

Tanaman hanya menggunakan 50% dari pupuk nitrogen yang diterapkan bahkan dalam kondisi ideal. 2%-20% hilang melalui penguapan, 15%- 25% berinteraksi dengan senyawa di tanah liat, dan sisa 2%- 10% mengganggu air tanah dan permukaan. Pupuk nitrogen masuk ke permukaan dan air bawah tanah karena mereka bukan produk yang diserap

▪

Nitrat dari air minum diserap oleh tubuh di saluran usus. Nitrat setelah memasuki tubuh dengan cepat didistribusikan ke seluruh jaringan. Sekitar 25% nitrat yang dicerna disekresikan ke dalam air liur dan direduksi menjadi nitrit oleh mikroflora oral. Nitrat dan nitrit yang tertelan kemudian masuk kembali ke lambung. Nitrat adalah prekursor untuk pembentukan senyawa N-nitroso dan paparan senyawa ini dapat menyebabkan masalah kesehatan yang serius seperti kanker, cacat lahir, dan efek samping lainnya.

18

(19)

Pengaruh pada polusi air

▪

Eutrofikasi air adalah efek samping utama dari penggunaan pupuk intensif. Jumlah pembentukan alga dan tanaman air meningkat sebagai akibat dari jumlah yang lebih besar dari pupuk intensif dalam air, sehingga menyebabkan hilangnya kualitas air dan degradasi lingkungan perairan oleh eutrofikasi.

▪

Eutrofikasi di lapisan bawah badan air menciptakan lingkungan bebas oksigen. Akibatnya, air menjadi tidak layak untuk diminum dan disuplai. Ini mengarah pada pengurangan jumlah spesies hidup di lingkungan perairan, peningkatan spesies yang tidak diinginkan dan masalah bau

(20)

Pengaruh pada polusi tanah

▪

Pengaruh pupuk kimia terhadap tanah tidak secara langsung terlihat karena daya penyangga yang kuat akibat komponen-komponen tanah. Secara bertahap pencemaran tanah menyebabkan penurunan kesuburan tanah, dan reaksi degradasi tanah langsung pada kerusakan keseimbangan unsur-unsur saat ini. Selain itu, zat beracun dari tanah menumpuk di dalam tanaman dan menyebabkan efek buruk pada manusia dan hewan yang diberi makan.

▪

Dalam pertanian, struktur tanah memiliki arti penting dalam produktivitas dan dianggap sebagai indikator kesuburan tanah. Tingginya kadar pupuk yang mengandung kalium dan natrium berdampak negatif terhadap pH tanah, kerusakan struktur tanah. Penggunaan jangka panjang dari pupuk nitrogen pembentuk asam menyebabkan penurunan pH tanah dan penurunan kemanjuran tanaman lapangan

20

(21)

Pengaruh pada polusi udara

▪

Pupuk yang diberikan secara berlebihan menyebabkan pencemaran udara oleh emisi nitrogen oksida (NO, N2O, NO2). Gas-gas atmosfer seperti karbon dioksida, metana, hidrogen sulfida (H2S) dengan hidrokarbon kloro-fluoro, uap air dan gas halon berasosiasi dengan senyawa ini [12]. Selain itu, gas di lapisan bawah ozon troposfer berkontribusi terhadap efek rumah kaca. Dengan demikian secara global N2O atmosfer meningkat dari 0,2%

menjadi 0,3% setiap tahun.

▪

Amonia adalah bentuk utama dari polusi udara pertanian, yang masuk ke udara sebagai gas dari ladang yang dibuahi secara berlebihan dan limbah ternak. Kemudian bergabung dengan polutan terutama nitrogen oksida dan sulfat dari kendaraan, pembangkit listrik, dan proses industri untuk membentuk partikel padat kecil atau aerosol, tidak lebih dari 2,5 m.

▪

Partikel-partikel ini dapat menembus jauh ke dalam paru-paru, menyebabkan penyakit paru-paru atau jantung.

Produksi pupuk tentunya akan terus berkembang untuk memenuhi kebutuhan pangan penduduk. Akibatnya,

(22)

Peran emisi gas rumah kaca

▪

Sekitar 10% -12% dari total emisi gas rumah kaca (GRK) disumbangkan oleh pertanian dan merupakan sumber utama GRK nonkarbon dioksida (CO2) yang mengeluarkan hampir 60% nitro oksida dan hampir 50% metana.

▪

Emisi GRK dari tanah pertanian disebabkan oleh penggunaan pupuk di bidang pertanian. Sekelompok faktor yang menentukan emisi GRK langsung dan tidak langsung dari tanah pertanian adalah tingkat aplikasi pupuk dan pupuk organik, hasil, dan luas budidaya.

▪

Sumber emisi langsung antara lain pupuk N, sisa tanaman, dan proses mineralisasi bahan organik tanah.

22

(23)

Emisi oksida nitrat

▪

N2O dihasilkan dari nitrogen dalam tanah dan kotoran hewan melalui transformasi mikroba dan dengan demikian sering dikaitkan dengan input pupuk N dalam pertanian.

▪

Dalam kasus kelebihan pupuk, mikroba tanah di pertanian dapat melepaskan oksida nitrat tingkat tinggi, yang 265 kali lebih banyak daya perangkap panas karbon dioksida. Diperkirakan bahwa emisi N2O dari lahan pertanian akan semakin meningkat sebesar 35% - 60% pada tahun 2030 karena penggunaan pupuk nitrogen dan produksi pupuk kandang meningkat

(24)

Emisi metana

▪

Sumber antropogenik untuk metana adalah sawah dan mereka berkontribusi hingga 20% atau w100 Tg CH4 secara global setiap tahun. Sementara dibandingkan dengan CO2 potensi pemanasan global metana adalah 28 kali lebih besar.

▪

Pengurangan potensi redoks setelah banjir mendukung produksi metana di tanah. Aplikasi pupuk organik dan kimia meningkatkan produksi metana. Pupuk nitrogen menginduksi pertumbuhan tanaman dan memasok lebih banyak substrat karbon (melalui eksudat akar organik dan sel yang terkelupas) ke metanogen untuk produksi CH4.

▪

Pupuk nitrogen juga mengubah aktivitas metanotrof di dalam tanah. Selama ketersediaan amonium-N yang lebih besar tersedia di tanah, metanotrof mengalihkan substrat dari CH4 ke amonia.

24

(25)

Efek pada kualitas makanan

▪

Pupuk nitrogen terutama akan meningkatkan nilai gizi rumput untuk pakan ternak. Selama masa pertumbuhan, sejumlah besar pupuk nitrogen dapat berhasil diubah menjadi protein rumput.

▪

Dalam kasus tanaman yang ditanam untuk konsumsi manusia, aplikasi pupuk pada lahan pertanian memiliki sedikit pengaruh terhadap rasa dan kualitas nutrisi tanaman. Karena menambahkan pupuk nitrogen cenderung meningkatkan kandungan protein tanaman tetapi mungkin tidak meningkatkan kandungan semua asam amino esensial dalam rasio yang sama.

▪

Demikian pula, penambahan pupuk fosfat dapat meningkatkan kandungan fosfat tanaman, tetapi efeknya biasanya kecil dan jarang signifikan secara ekonomi.

▪

Penggunaan nitrogen berat memiliki kelemahan seperti meningkatkan kemungkinan daun tanaman

(26)

Efek pada kualitas makanan

▪

Kualitas penyimpanan dan pemasakan kentang diturunkan oleh tingkat pupuk nitrogen yang tinggi dan dalam kasus gula bit, akan sulit untuk memurnikan gula.

▪

Namun, ini menguntungkan, penggunaan jangka pendek pupuk nitrogen untuk hortikultura yang menanam salad dan tanaman sayuran berdaun, karena nitrogen memberikan pertumbuhan daun yang cepat dan daun sukulen yang lembut.

▪

Sebagian besar pupuk mengandung zat dan bahan kimia termasuk metana, karbon dioksida, amonia, dan nitrogen, yang menghasilkan peningkatan jumlah GRK. Setelah karbon dioksida dan metana, GRK terbesar ketiga adalah dinitrogen oksida, produk sampingan dari nitrogen yang merusak lapisan ozon.

▪

Lapisan ozon melindungi bumi dari sinar ultraviolet matahari yang berbahaya, sehingga penipisan ozon menyebabkan pemanasan global dan perubahan cuaca berikutnya.

▪

Bahan penting dalam sebagian besar pupuk yang digunakan adalah gambut. Rawa gambut cenderung menyimpan lebih banyak karbon dioksida daripada hutan tropis di seluruh dunia. Memanen ini dapat meningkatkan konsentrasi karbon dioksida di atmosfer dan sekali lagi memperburuk masalah

26

(27)

Tugas

▪

Buatlah kelompok dengan jumlah 3-5 orang

▪

Buat review tentang pupuk konvensional dari beberapa buku dan jurnal

▫

Pengertian

▫

Jenis pupuk konvensional

▫

Bentuk pupuk konvesional (padat, cairan, atau lainnya)

▫

Kelebihan dan kekurangan pupuk konvensional

▫

Prospek kedepan untuk pupuk konvensional dan perubahan yang perlu dilakukan untuk meningkatkan efektivitas pupuk konvensional