Penghambat urease: cara melindungi nitrogen
Urea yang diaplikasikan di permukaan dapat kehilangan 15% hingga lebih dari 40% nitrogennya ke udara dalam beberapa hari. Penghambat urease menunda kehilangan itu dan menjaga lebih banyak nitrogen tetap tersedia bagi tanaman.
Ringkasan utama
Masalah, penyebab, solusi, dan hasilnya, dalam empat poin.
Masalah utama
Urea (CO(NH₂)₂) adalah pupuk nitrogen padat utama dunia (46% N). Bila diaplikasikan di permukaan tanpa dibenamkan melalui pengolahan tanah atau hujan, 15% hingga lebih dari 40% nitrogennya dapat lepas sebagai gas amonia (NH₃) dalam beberapa hari.
Pemicu biokimia
Tanah dan sisa tanaman mengandung urease, enzim yang menghidrolisis urea dengan cepat. Reaksi ini menggunakan H⁺ dan menaikkan pH di sekitar butiran di atas 8,5–9,0, mengubah amonium (NH₄⁺) yang stabil menjadi amonia yang mudah menguap.
Solusi teknis
Penghambat urease seperti NBPT dan NPPT memblokir sementara sisi aktif urease yang mengandung nikel (Ni²⁺) selama 7 hingga 14 hari. Hidrolisis tertunda, lonjakan pH dicegah, dan hujan atau irigasi punya waktu membawa urea utuh ke zona perakaran.
Hasil agronomis
Meta-analisis global menunjukkan bahwa perlakuan urea dengan penghambat urease menurunkan penguapan amonia sebesar 52% hingga 54% dan meningkatkan hasil panen serta efisiensi penggunaan nitrogen (NUE) sebesar 5% hingga 13%.
Produk penghambat urease kami
Dua larutan siap pakai dari DeltaChem, tersedia melalui Kingenta.
DeltaLent YoUsafe ForcePenghambat ureasePenghambat urease NBPT 25% siap pakai, tanpa bau, bebas NMP dan DMSO, untuk urea, UAN, dan campuran NPK berbahan urea.Lihat produk 
DeltaBoost Active NPenghambat ureasePenghambat urease organik, biodegradable, berbasis air (kalium poliaspartat 60%) yang mengurangi penguapan amonia dari pupuk urea.Lihat produk Mengapa nitrogen urea hilang
Urea harus dihidrolisis sebelum nitrogennya dapat digunakan tanaman. Di mana dan seberapa cepat hal itu terjadi menentukan seberapa banyak yang hilang.
Hidrolisis enzimatik dan konsumsi proton
Saat urea larut dalam kelembapan tanah atau embun tebal, ia bertemu urease, enzim yang dihasilkan mikroba tanah dan terdapat dalam jumlah tinggi pada sisa tanaman. Urease memecah urea yang tidak bermuatan menjadi amonium dan bikarbonat.
Reaksi ini menggunakan ion hidrogen (H⁺) dari larutan tanah di sekitarnya, sehingga alkalinitas naik tajam tepat di samping butiran yang sedang larut.
Bahkan di tanah masam (pH 5,5 hingga 6,5), hidrolisis yang tidak dihambat melampaui daya sangga tanah. Dalam 24 hingga 72 jam, pH dalam jarak beberapa milimeter dari butiran naik menjadi 8,0–9,2.
Hidrolisis urea di dalam tanah. Reaksi ini menggunakan H⁺ dan menaikkan pH setempat.
Kesetimbangan amonium–amonia
Dalam larutan tanah, amonium (NH₄⁺) dan gas amonia (NH₃) berada dalam kesetimbangan yang bergantung pada pH (pKa ≈ 9,25 pada 25°C).
Di bawah pH 7,0, lebih dari 99% nitrogen hasil konversi tetap sebagai NH₄⁺ bermuatan positif yang tidak menguap, yang terikat pada liat dan bahan organik bermuatan negatif (kapasitas tukar kation, KTK).
Pada pH 8,0 hingga 9,2, ion hidroksil (OH⁻) merenggut proton dari NH₄⁺ dan menggeser kesetimbangan tajam ke arah gas NH₃. Karena terjadi di permukaan, gas berdifusi ke udara dan hilang permanen.
Kesetimbangan amonium dan amonia. pH yang lebih tinggi menggesernya ke arah gas.
| pH tanah mikrosit | Amonium (NH₄⁺), tidak menguap | Gas amonia (NH₃↑), menguap | Risiko penguapan |
|---|---|---|---|
| pH 6.0 | 99.9% | 0.1% | Dapat diabaikan |
| pH 7.0 | 99.4% | 0.6% | Rendah |
| pH 8.0 | 94.7% | 5.3% | Tinggi |
| pH 9.0 | 64.0% | 36.0% | Parah |
Karena NH₃ yang lepas terus meninggalkan permukaan tanah, kesetimbangan terus bergeser untuk menggantikannya. Bahkan pada pH 8,0, kehilangan nitrogen kumulatif selama 5 hingga 7 hari dapat melebihi 30% hingga 40%.
Mekanisme kerja
Penghambat urease memutus langkah pertama jalur kehilangan, dalam tiga tahap.
Penghambat memblokir sisi aktif urease
Urease adalah enzim yang bergantung pada nikel dengan dua ion nikel (Ni²⁺) di inti katalitiknya. Di tanah, NBPT dengan cepat berubah menjadi bentuk oxon aktifnya (NBPTO), analog keadaan transisi urea. Ia mengikat melintasi kedua ion Ni²⁺ dan mengunci enzim dalam keadaan tertutup, menonaktifkan urease selama 7 hingga 14 hari.
Lonjakan pH ditekan
Dengan hidrolisis yang melambat, H⁺ digunakan secara bertahap, bukan sekaligus. Daya sangga alami tanah dapat menetralkan reaksi saat terjadi, sehingga pH di samping butiran tidak mencapai zona alkali yang berbahaya.
Jendela pembenaman diperpanjang
Urea yang utuh bersifat netral dan sangat larut, sehingga bergerak bersama air. Menjaganya tetap utuh hingga dua minggu memberi waktu bagi 10 hingga 15 mm hujan atau irigasi untuk mencucinya hingga kedalaman 5 cm atau lebih. Setelah penghambat terurai, hidrolisis terjadi di antara koloid tanah yang menangkap setiap ion NH₄⁺ yang terbentuk.
Tanpa dan dengan penghambat
Apa yang terjadi pada nitrogen urea di tanah.
Tanpa penghambat
Kehilangan amonia memuncak pada hari ke-2 hingga ke-4. Rata-rata 31,0% N yang diaplikasikan hilang, dan lebih dari 45% pada kondisi banyak sisa tanaman dan hangat.
Dengan penghambat
Puncak kehilangan bergeser ke hari ke-7 hingga ke-14 atau lebih. Rata-rata 14,8% N yang diaplikasikan hilang, sering kali di bawah 5% bila hujan turun dalam 10 hari.
Kapan penghambat urease paling penting
Risiko kehilangan amonia meningkat pada kondisi berikut.
Urea atau UAN yang diaplikasikan di permukaan
Pupuk yang dibiarkan di permukaan terpapar urease dan udara.
Sisa tanaman dan tanpa olah tanah
Aktivitas urease pada sisa tanaman di permukaan dan lapisan jerami rumput 10 hingga 30 kali lebih tinggi daripada tanah terbuka, dan butiran yang tergeletak di atas sisa tanaman tidak menyentuh liat tanah.
Kelembapan tanggung
Tanah lembap atau embun tebal yang diikuti angin pengering melarutkan butiran tetapi tidak mencuci urea ke dalam tanah.
Tanah ringan dengan KTK rendah
Tanah berpasir atau rendah bahan organik kurang menyangga H⁺ dan menahan lebih sedikit NH₄⁺, sehingga pH naik lebih cepat dan lebih tinggi.
Suhu hangat dan angin
Panas mempercepat urease dan difusi NH₃, sedangkan angin membawa amonia menjauh dari permukaan tanah.
pH tanah awal yang tinggi
Tanah berkapur atau alkali (pH di atas 7,5) sudah berada dekat titik balik NH₄⁺ / NH₃.
Nilai agronomis dan dampak pada hasil panen
Meta-analisis global yang ditinjau sejawat membandingkan urea berperlakuan NBPT dengan urea permukaan tanpa perlakuan dan menunjukkan hasil lapangan yang konsisten dan signifikan.
| Indikator kinerja | Urea permukaan tanpa perlakuan | Urea + penghambat urease (NBPT) | Keunggulan bersih |
|---|---|---|---|
| Waktu puncak penguapan | Hari ke-2–4 setelah aplikasi | Tertunda hingga hari ke-7–14 atau lebih | 5 hingga 10 hari tambahan bagi hujan atau irigasi untuk membenamkan urea |
| Rata-rata kehilangan NH₃ | 31,0% N yang diaplikasikan (45% atau lebih pada kondisi banyak sisa tanaman dan hangat) | 14,8% N yang diaplikasikan (sering di bawah 5% bila hujan turun dalam 10 hari) | Penurunan rata-rata kehilangan nitrogen ke udara sebesar 52% hingga 54% |
| Respons hasil panen | Dasar (100%) | 105,3% hingga 113,0% | Hasil 5,3% hingga 13,0% lebih tinggi pada serealia, hijauan, dan tanaman komersial |
| Efisiensi penggunaan nitrogen (NUE) | Menurun akibat habisnya nitrogen permukaan | Cadangan nitrogen di zona perakaran terjaga | Lebih banyak biji atau biomassa per kg N yang diaplikasikan |
Mengapa menjaga nitrogen permukaan menghasilkan panen lebih tinggi
Empat cara dosis nitrogen yang terlindungi memberi hasil di lapangan.
Cadangan nitrogen zona perakaran lebih besar
Mencegah 15% hingga 30% N yang diaplikasikan lepas berarti dosis penuh yang direncanakan sampai ke akar untuk mendukung sintesis klorofil, pembentukan anakan, dan pengisian biji atau buah.
Pasokan amonium yang terukur
Hidrolisis yang terkendali memasukkan nitrogen ke larutan tanah secara bertahap, bukan lonjakan dalam 48 jam, sehingga lebih sesuai dengan serapan tanaman dan mengurangi konsumsi berlebih di awal.
Perlindungan dari toksisitas amonia
NH₃ bebas dan pH tinggi di dekat permukaan dapat membakar akar penyerap yang dangkal dan merusak bibit yang berkecambah. Pengaturan hidrolisis menghilangkan risiko ini.
Fleksibilitas operasional
Petani dapat memupuk susulan atau menebar urea di lahan kering, padang rumput, kebun, atau lahan tanpa olah tanah tanpa harus menyesuaikan waktunya tepat sebelum badai atau membayar biaya pengolahan tanah.
Manfaat penghambat urease bagi tanaman
Manfaat memperlakukan pupuk berbahan urea dengan penghambat urease.
Penguapan amonia lebih rendah
Mengurangi penguapan N amonia dari pupuk berbahan urea.
Lebih banyak nitrogen untuk tanaman
Lebih sedikit nitrogen lepas ke udara, sehingga lebih banyak tetap tersedia di tanah.
Fleksibilitas waktu lebih besar
Jendela yang lebih lebar bagi hujan atau irigasi untuk memasukkan urea ke dalam tanah.
Bekerja dengan pupuk umum
Cocok untuk urea, UAN, campuran NPK, dan pupuk berbahan urea lainnya.
Formulasi bersih
Formulasi NBPT tanpa bau, bebas NMP dan DMSO serta dibuat dengan pelarut kelas pangan/farmasi.
Pilihan biodegradable
Pilihan organik berbasis air dengan dasar kalium poliaspartat (KPA).
Perbandingan produk
Karakteristik utama kedua penghambat urease.
| YoUsafe Force 2.5 | DeltaBoost Active N | |
|---|---|---|
| Bahan aktif | NBPT, 25% b/b terjamin (tipikal 26,0%) | Kalium poliaspartat (KPA), 60% |
| Bentuk | Cairan siap pakai | Cairan berbasis air |
| Karakter | Tanpa bau, bebas NMP dan DMSO | Organik dan biodegradable |
| Cocok untuk | Urea, UAN, campuran NPK, dan pupuk berbahan urea lainnya | Urea granular dan padatan (≥50% N urea), pupuk cair berbahan urea, campuran NPK berbasis urea |
Dua cara melindungi nitrogen urea
Penghambat urease bekerja lewat mekanisme berbeda. Simak cara kerja masing-masing.
NBPT: penghambat kimia tertarget
Memblokir sisi aktif nikel urease dengan potensi tinggi selama 7 hingga 14 hari.
KPA: penghambat urease terurai hayati
Biopolimer larut air yang memodulasi hidrolisis urea melalui khelasi dan perisai sambil memperbaiki pertumbuhan akar dan serapan hara.
Referensi ilmiah utama
- Cantarella, H., Otto, R., Soares, J. R., & Silva, A. G. B. (2018). Agronomic efficiency of NBPT as a urease inhibitor: A review. Journal of Advanced Research, 13, 19–27. https://doi.org/10.1016/j.jare.2018.05.008
- Silva, A. G. B., Sequeira, C. H., Sermarini, R. A., & Otto, R. (2017). Urease Inhibitor NBPT on Ammonia Volatilization and Crop Productivity: A Meta-Analysis. Agronomy Journal, 109(1), 1–13. https://doi.org/10.2134/agronj2016.04.0200
- Pan, B., Lam, S. K., Mosier, A., Luo, Y., & Chen, D. (2016). Ammonia volatilization from synthetic fertilizers and its mitigation strategies: A global synthesis. Agriculture, Ecosystems & Environment, 232, 283–289. https://doi.org/10.1016/j.agee.2016.08.019
- Manunza, B., Deiana, S., Pintore, M., & Gessa, C. (1999). The binding mechanism of urea, hydroxamic acid and N-(n-butyl)-phosphoric triamide to the urease active site: a comparative molecular dynamics study. Soil Biology and Biochemistry, 31(5), 789–796.
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.