Penghambat nitrifikasi: cara menjaga nitrogen tetap di zona akar
Nitrat tidak ditahan oleh tanah, sehingga 10% hingga lebih dari 50% nitrogen yang diaplikasikan dapat hilang melalui pencucian dan emisi gas. Penghambat nitrifikasi menjeda langkah pertama nitrifikasi selama 4 hingga 10 minggu dan menjaga nitrogen di zona perakaran sebagai amonium.
Ringkasan utama
Masalah utama
Begitu pupuk berbasis amonium atau urea masuk ke tanah, bakteri dengan cepat mengoksidasi amonium (NH₄⁺) yang stabil menjadi nitrat (NO₃⁻). Nitrat bermuatan negatif dan tidak dapat terikat pada koloid tanah, sehingga 10% hingga lebih dari 50% nitrogen dapat hilang melalui pencucian nitrat ke air tanah dan emisi dinitrogen oksida (N₂O) serta gas nitrogen (N₂) dari denitrifikasi.
Pemicu biokimia
Bakteri nitrifikasi seperti Nitrosomonas memakai enzim amonia monooksigenase (AMO) yang bergantung pada tembaga untuk mengoksidasi NH₄⁺ menjadi nitrit (NO₂⁻), yang segera berubah menjadi NO₃⁻ yang mudah bergerak. Di tanah lembap dan hangat, seluruh cadangan amonium yang diaplikasikan dapat berubah menjadi nitrat yang mudah tercuci dalam 1 hingga 3 minggu.
Solusi teknis
DMPP (3,4-dimetilpirazol fosfat) adalah penghambat nitrifikasi generasi baru. Dengan mengkhelat ion tembaga (Cu²⁺) di sisi aktif AMO, ia menjeda langkah pertama nitrifikasi selama 4 hingga 10 minggu, menjaga nitrogen di zona perakaran sebagai NH₄⁺ yang stabil dan bermuatan positif.
Hasil agronomis
Meta-analisis global menunjukkan DMPP mengurangi pencucian nitrat 40% hingga 60%, memangkas emisi N₂O 45% hingga 58%, dan menaikkan hasil panen serta NUE 5% hingga 12%, hanya dengan sepersepuluh dosis penghambat generasi pertama seperti DCD.
Produk penghambat nitrifikasi kami
Dua larutan siap pakai dari DeltaChem, tersedia melalui Kingenta.
DeltaLent Active NPenghambat nitrifikasiPenghambat nitrifikasi DMPP 25% pekat siap pakai untuk pupuk dengan kandungan amonium tinggi. Menunda konversi amonium menjadi nitrat.Lihat produk DeltaLent Active DUOPenstabil nitrogen + peningkat fosfatPenstabil nitrogen kerja ganda siap pakai yang memadukan DMPP, yang memperlambat nitrifikasi, dengan KPA, yang membantu hara tetap tersedia di zona akar.Lihat produk Mengapa nitrogen meninggalkan zona akar
Amonium ditahan oleh tanah, tetapi nitrat tidak. Seberapa cepat amonium berubah menjadi nitrat menentukan berapa banyak nitrogen yang masih dapat dijangkau tanaman.
Nitrifikasi biologis dua langkah
Amonium dari pupuk ZA, MAP/DAP, atau NPK, atau yang terbentuk setelah hidrolisis urea, awalnya tertahan aman di tanah. Kemudian mikroba tanah khusus mengoksidasinya dalam dua langkah aerobik.
Langkah pertama adalah langkah penentu laju: bakteri pengoksidasi amonia (AOB, terutama Nitrosomonas) dan arkea (AOA) mengoksidasi amonium menjadi hidroksilamin lalu nitrit, menggunakan enzim AMO dan HAO.
Langkah kedua: bakteri pengoksidasi nitrit seperti Nitrobacter dan Nitrospira mengubah nitrit menjadi nitrat hampir seketika.
Langkah pertama nitrifikasi, langkah penentu laju. Nitrit kemudian dioksidasi menjadi nitrat.
Pembalikan muatan, pencucian, dan denitrifikasi
Perubahan dari amonium menjadi nitrat mengubah cara nitrogen berinteraksi dengan partikel tanah.
Amonium (NH₄⁺) bermuatan positif. Ia terikat erat pada liat dan bahan organik bermuatan negatif (kapasitas tukar kation, KTK), tertahan di zona perakaran, dan tahan terhadap gerakan air ke bawah.
Nitrat (NO₃⁻) ditolak oleh muatan negatif bersih koloid tanah, sehingga tetap terlarut dan bergerak bebas bersama air yang merembes, tercuci ke bawah zona perakaran setelah hujan lebat atau irigasi.
Di tanah tergenang atau mikrosit anaerob, bakteri merampas oksigen dari nitrat dan mereduksinya menjadi gas yang lepas ke udara.
Denitrifikasi: nitrat direduksi kembali menjadi gas yang hilang ke atmosfer.
| Bentuk nitrogen | Muatan ion | Retensi oleh KTK tanah | Jalur kehilangan utama | Kestabilan di tanah |
|---|---|---|---|---|
| Amonium (NH₄⁺) | Positif (+) | Tinggi (terjerap pada liat dan bahan organik) | Pencucian minimal, tanpa denitrifikasi | Tinggi (tertahan di zona perakaran) |
| Nitrat (NO₃⁻) | Negatif (–) | Dapat diabaikan (ditolak liat) | Pencucian parah dan denitrifikasi (N₂O, N₂) | Rendah (terbilas hujan atau irigasi) |
Mekanisme kerja
Penghambat nitrifikasi bekerja pada langkah pertama nitrifikasi.
Penghambat mengkhelat tembaga pada enzim AMO
AMO pada Nitrosomonas bergantung pada kofaktor tembaga (Cu²⁺) di inti katalitiknya untuk memulai oksidasi amonia. DMPP adalah pengkhelat yang sangat spesifik yang mengikat sisi Cu²⁺ ini dan menonaktifkan enzim sementara. Ia tidak membunuh Nitrosomonas atau merugikan mikroba tanah yang bermanfaat; ia hanya menjeda AMO.
Hanya langkah pertama yang diblokir
DMPP hanya menghambat langkah pertama nitrifikasi (NH₄⁺ menjadi NO₂⁻) dan tidak mengganggu langkah kedua, sehingga tidak ada nitrit beracun yang menumpuk di tanah.
DMPP tetap berada di samping amonium
Berbeda dengan DCD (disianodiamida) yang sangat larut air dan sering tercuci ke bawah lebih cepat daripada NH₄⁺, DMPP kelarutannya rendah dan terjerap kuat pada koloid tanah, sehingga tetap bersama amonium yang terikat pada liat dan bahan organik. Ia memberi penghambatan penuh selama 4 hingga 10 minggu hanya dengan 0,5 hingga 1,5 kg/ha, sekitar 0,8% hingga 1,0% dari N yang diaplikasikan, atau sepersepuluh dosis DCD.
Tanpa dan dengan penghambat
Apa yang terjadi pada nitrogen amonium di tanah.
Tanpa penghambat
Amonium berubah menjadi nitrat dalam 1 hingga 2 minggu, di tanah hangat hanya 7 hingga 14 hari. Nitrat kemudian tercuci atau terdenitrifikasi, dan tanah tergenang dapat kehilangan 20% hingga 30% N yang diaplikasikan sebagai N₂O dan N₂.
Dengan penghambat
Amonium tetap stabil selama 4 hingga 10 minggu, tergantung suhu. Pencucian nitrat turun 40% hingga 60% dan emisi N₂O turun 45% hingga 58%.
Kapan penghambat nitrifikasi paling penting
Risiko kehilangan nitrat meningkat pada kondisi berikut.
Pupuk amonium tinggi
Produk yang setidaknya 50% dari N total berupa N amonium dan/atau N urea.
Tanah ringan dan berpasir
Tanah berpasir dan berkerikil cepat mengalirkan air dan menyimpan sedikit air, yang mempercepat pergerakan nitrat ke bawah.
Hujan lebat atau irigasi yang sering
Masukan air yang besar membilas nitrat terlarut ke bawah kedalaman akar sebelum tanaman sempat menyerapnya.
Tanah tergenang atau bertekstur halus
Lempung liat atau lempung debu yang drainasenya buruk cepat kehabisan oksigen setelah hujan, memicu kehilangan akibat denitrifikasi hingga 20% hingga 30% N yang diaplikasikan.
Tanah hangat
Aktivitas AMO bakteri meningkat seiring suhu (15°C hingga 35°C). Di tanah hangat, amonium tanpa perlindungan dapat berubah sepenuhnya menjadi nitrat dalam 7 hingga 14 hari.
Aplikasi dasar dan sebelum tanam
Nitrogen satu musim penuh yang diberikan saat tanam menyisakan jeda 3 hingga 6 minggu sebelum serapan tanaman memuncak, sehingga nitrat yang baru terbentuk terpapar hujan awal musim.
Nilai agronomis dan dampak pada hasil panen
Sintesis yang ditinjau sejawat menegaskan keunggulan agronomis dan lingkungan dari pupuk yang distabilkan DMPP.
| Indikator kinerja | Amonium atau NPK tanpa perlakuan | Pupuk + penghambat DMPP | Keunggulan bersih |
|---|---|---|---|
| Jendela stabilisasi amonium | 1–2 minggu, dengan konversi cepat menjadi nitrat | 4 hingga 10 minggu, tergantung suhu | Menyelaraskan ketersediaan nitrogen dengan kebutuhan puncak tanaman |
| Kehilangan akibat pencucian nitrat | Kehilangan dasar tinggi di tanah basah atau beririgasi | Berkurang 40% hingga 60% | Melindungi cadangan nitrogen zona perakaran dan mencegah pencemaran air tanah |
| Emisi dinitrogen oksida | Lonjakan emisi tinggi setelah irigasi atau hujan | Berkurang 45% hingga 58% | Penurunan besar jejak karbon pertanian |
| Hasil panen dan NUE | Dasar (100%) | 105,0% hingga 112,0% | Hasil 5% hingga 12% lebih tinggi, atau 15% hingga 20% lebih sedikit aplikasi bertahap |
Mengapa menstabilkan amonium di zona perakaran menghasilkan panen lebih tinggi
Empat cara nutrisi amonium memberi hasil di lapangan.
Penghematan energi metabolik dalam tanaman
Menyerap nitrat memerlukan banyak energi fotosintesis (ATP dan NADH), karena nitrat reduktase dan nitrit reduktase harus mengubahnya kembali menjadi NH₄⁺ sebelum asam amino terbentuk. Menyerap NH₄⁺ yang stabil secara langsung menghemat energi itu untuk pertumbuhan lebih cepat dan akumulasi bahan kering.
Pengasaman rizosfer dan pelepasan hara mikro
Akar yang menyerap NH₄⁺ mengeluarkan proton (H⁺) agar tetap netral secara elektrik. Ini mengasamkan rizosfer sebesar 0,5 hingga 1,5 unit pH dan melarutkan fosfor, besi, seng, dan mangan yang terkunci, meningkatkan serapan P dan hara mikro di tanah netral hingga alkali.
Nutrisi bersama NH₄⁺ dan NO₃⁻
Tanaman tumbuh terbaik pada campuran seimbang amonium dan nitrat, bukan 100% nitrat. DMPP menjaga rasio NH₄⁺ / NO₃⁻ yang optimal selama beberapa minggu, merangsang sintesis sitokinin, percabangan akar, dan pertumbuhan akar lateral.
Lebih sedikit lintasan aplikasi
Memperpanjang umur nitrogen di tanah dari hitungan hari hingga dua bulan memungkinkan petani menggabungkan beberapa kali pemupukan susulan menjadi lebih sedikit aplikasi tanpa mengorbankan pasokan nitrogen akhir musim.
Manfaat penghambat nitrifikasi bagi tanaman
Manfaat menstabilkan pupuk berkandungan amonium dengan DMPP.
Ketersediaan nitrogen yang diperpanjang
Menunda konversi amonium menjadi nitrat, sehingga nitrogen tetap tersedia lebih lama.
Pencucian nitrat berkurang
Lebih sedikit nitrat yang terbilas ke bawah zona akar.
Emisi dinitrogen oksida lebih rendah
Mengurangi emisi dinitrogen oksida sebesar 45% hingga 58%.
Efisiensi penggunaan nitrogen lebih baik
Lebih banyak nitrogen yang diaplikasikan diserap tanaman.
Siap pakai
Cairan pekat siap pakai yang ditambahkan ke pupuk.
Kekuatan fleksibel
Larutan DMPP 25% juga tersedia dalam versi 18% dan 13%.
Perbandingan produk
Karakteristik utama kedua penghambat nitrifikasi.
| DeltaLent Active N | DeltaLent Active DUO | |
|---|---|---|
| Bahan aktif | DMPP, larutan cair 25% b/b | DMPP 18,0% b/b plus KPA (kalium poliaspartat) |
| Bentuk | Cairan pekat siap pakai | Cairan siap pakai |
| Fungsi | Menunda konversi amonium menjadi nitrat | Kerja ganda: memperlambat nitrifikasi dan menjaga hara tetap tersedia di zona akar |
| Cocok untuk | Pupuk yang setidaknya 50% dari N total berupa N amonium dan/atau N urea | Pupuk yang setidaknya 50% dari N total berupa N amonium dan/atau N urea |
Referensi ilmiah utama
- Zerulla, W., Barth, T., Dressel, J., Erhardt, K., Horchler von Locquenghien, K., Pasda, G., Rädle, M., & Wissemeier, A. (2001). 3,4-Dimethylpyrazole phosphate (DMPP) – a new nitrification inhibitor for agriculture and horticulture: An introduction. Biology and Fertility of Soils, 34(2), 79–84. https://doi.org/10.1007/s003740100380
- Yang, M., Fang, Y., Sun, D., & Shi, Y. (2016). Efficiency of two nitrification inhibitors (dicyandiamide and 3,4-dimethylpyrazole phosphate) on soil nitrogen transformations and plant productivity: a meta-analysis. Scientific Reports, 6, 22075. https://doi.org/10.1038/srep22075
- Abalos, D., Jeffery, S., Sanz-Cobena, A., Guardia, G., & Vallejo, A. (2014). Meta-analysis of the effect of urease and nitrification inhibitors on crop productivity and nitrogen use efficiency. Agriculture, Ecosystems & Environment, 189, 136–144. https://doi.org/10.1016/j.agee.2014.03.036
- Qiao, C., Liu, L., Hu, S., Compton, J. E., Greaver, T. L., & Li, Q. (2015). How inhibiting nitrification affects nitrogen cycle and reduces environmental impacts of anthropogenic nitrogen input. Global Change Biology, 21(3), 1249–1257. https://doi.org/10.1111/gcb.12802
Tumbuh bersama Kingenta Mari wujudkan masa depan yang berkelanjutan bersama
Baik Anda membutuhkan pasokan komoditas dalam jumlah besar, formulasi OEM khusus, maupun kemitraan distribusi regional, Kingenta menghadirkan skala global dengan layanan regional yang disesuaikan.