I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Rendahnya produktivitas dapat disebabkan oleh beberapa faktor, yaitu penerapan teknologi budidaya tanaman yang belum sesuai, kondisi iklim serta kesuburan tanah yang rendah. Salah satu upaya untuk meningkatkan produktivitas ialah dengan penggunaan varietas unggul dan pemupukan yang optimal. Pupuk anorganik merupakan jalan tercepat dan termudah dalam menangani masalah kebutuhan nutrisi tanaman karena sifatnya yang mudah terurai dan dapat langsung diserap oleh tanaman. Hal ini membuat petani bergantung pada pupuk anorganik. Akan tetapi, pupuk anorganik memiliki beberapa kelemahan, yaitu harganya yang mahal dan menyebabkan pencemaran lingkungan jika diberikan tidak tepat dan berlebihan. Pupuk organik menjadi alternatif untuk mengatasi masalah yang disebabkan oleh penggunaan pupuk anorganik secara berlebihan. Penggunaan pupuk organik saja tidak dapat meningkatkan produktivitas tanaman karena sebagian besar lahan pertanian di Indonesia telah terdegradasi akibat pemupukan intensif dan untuk meningkatkan produksi membutuhkan bahan organik dosis tinggi. Saat ini pemupukan dengan kombinasi pupuk anorganik dan organik mulai dipopulerkan. Kenaikan harga pupuk anorganik dan pencemaran lingkungan yang disebabkan penggunaan pupuk anorganik secara terus menerus menjadi alasan dikembangkannya metode kombinasi pupuk anorganik dan organik. Aplikasi kombinasi pupuk organik dan anorganik yang konsisten dapat menjadi pilihan yang efektif untuk meningkatkan hasil panen, perbaikan tanah dan konservasi air dalam kondisi pertanian rakyat skala kecil (Rusinamhodzi et al. 2013). al. 2013). Usaha pertanian modern termasuk dalam usaha kehutanan semakin tergantung pada pemakaian pupuk. Hal ini sejalan dengan usaha peningkatan produksi pertanian melalui penggunaan varietas unggul yang membutuhkan pupuk lebih banyak. Upaya peningkatan pe ningkatan produksi pangan selalu diikuti oleh pemakaian pupuk
yang semakin besar. Namun demikian, di daerah beriklim tropika basah dengan tanah-tanah yang mengalami pelapukan lanjut (highly (highly weatheral soils) soils) seperti Indonesia kebutuhan pupuk lebih banyak karena sebagian dari pupuk tersebut hilang melalui irigasi, run off, nitrifikasi dan volatilisasi. Produksi pertanian yang tinggi dapat diperoleh tanpa penggunaan pupuk yang merupakan cirri dari system pertanian intensif. Usaha pertanian yang intensif tersebut kesuburan tanah terus mengalami kemerosotan akibat diambil oleh tanaman dan hilangnya pupuk karena pencucian dan penguapan. FAO mencatat penggunaan pupuk di negara berkembang (termasuk Indonesia) berkembang cukup pesat, terutama pupuk nitrogen. Nitrogen termasuk dalam unsur esensial, yaitu unsur yang mutlak diperlukan oleh segala tumbuhan. Nitrogen berfungsi untuk bahan sintesis asam amino, protein, asam nukleat, klorofil, merangsang pertumbuhan vegetatif, membuat bagian tanaman menjadi lebih hijau karena mengandung butir hijau yang penting dalam proses fotosintesis, dan mempercepat pertumbuhan tanaman. Pemberian pupuk kedalam tanah akan meningkatkan kandungan unsur hara didalam tanah yang dapat segera diserap akar tanaman, namun demikian pemberian pupuk itu mempengaruhi kondisi tanah. Hal itu terjadi karena pengaruh dari sifat-sifat, macam atau jenis pupuk yang diberikan. Setiap pupuk yang ditambahkan kedalam tanah akan mengalami berbagai macam reaksi. Reaksi-reaksi tersebut akan berpengaruh terhadap sifat fisika, kimia dan biologi tanah (Hasibuan 2006) B. Tujuan Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk: 1. Mengetahui definisi, sifat, dan peranan pupuk nitrogen 2. Mengetahui macam-macam pupuk nitrogen 3. Mengetahui cara pembuatan pupuk nitrogen dan metode analisa kandungan N 4. Mengetahui teknik aplikasi pemupukan pupuk nitrogen 5. Mengetahui kelebihan dan kekurangan pupuk nitrogen
II. ISI A. Definisi, Sifat, dan Peranan Pupuk Nitrogen Pupuk di defenisikan sebagai material yang ditambahkan ke tanah atau tajuk tanaman dengan tujuan untuk melengkapi ketersediaan unsur hara. Menurut Novizan (2005) bahan pupuk yang paling awal digunakan adalah kotoran hewan, sisa pelapukan tanaman, dan arang kayu. Pupuk adalah zat yang terdiri satu atau lebih unsur kimia yang sangat dibutuhkan tanaman untuk pertumbuhan dan perkembangan serta dapat meningkatkan produktivitas maupun kualitas hasil tanaman. Berdasarkan proses pembuatannya, pupuk di kelompokkan menjadi pupuk alami dan pupuk buatan, sedangkan menurut bahan pembuatannya, pupuk dikelompokkan menjadi pupuk organik pupuk anorganik. Pupuk majemuk adalah pupuk yang mengandung dua atau lebih unsur hara tanaman. Pupuk bagi tanaman sama seperti makanan pada manusia. Tanaman pupuk digunakan untuk hidup, tumbuh, dan berkembang. Jika dalam makanan manusia dikenal ada istilah gizi maka dalam pupuk yang beredar saat ini terdiri dari bermacam-macam jenis, bentuk, warna, dan merek. Namun berdasarkan cara aplikasinya hanya ada dua jenis, pupuk akar dan pupuk daun. Manfaat pupuk adalah menyediakan unsur hara yang kurang atau bahkan tidak tersedia di tanah untuk mendukung pertumbuhan tanaman. Namun menurut Marsono (2005) secara lebih terinci manfaat pupuk ini dapat dibagi dalam dua macam, yaitu yang berkaitan dengan perbaikan sifat fisik dan kimia tanah. Pupuk merupakan kunci dari kesuburan tanah karena berisi satu atau lebih unsur untuk menggantikan unsur yang habis terisap tanaman. Pupuk mengenal istilah makro dan mikro. Meskipun jumlah pupuk cenderung makin beragam dengan aneka merek, kita tidak akan bingung dan tetap berpedoman kepada kandungan antara unsur makro dan mikro yang digunakan (Lingga 2001). Urea pertama kali ditemukan pada air seni oleh H.M Rovelle yang berasal dari negara Perancis pada tahun 1773. Orang yang pertama kali berhasil menemukan
urea dari ammonia dan asam sianida adalah Wochler pada tahun 1828 yang berasal dari Jerman yang penemuan ini dianggap sebagai penemuan pertama yang berhasil mensintesa zat organik dari zat anorganik. Proses yang menjadi dasar dari proses pembuatan urea saat ini adalah proses dehidrasi yang ditemukan oleh Bassarow (1870) yang mensintesa urea dari pemanasan ammonium karbamat. Urea adalah pupuk buatan hasil persenyawaan amoniak (NH3) dengan karbondioksida (CO2) dan bahan dasarnya biasanya dari gas alam. Kandungan Nitrogen total berkisar antara 45-46%. Urea mempunyai sifat higroskopis dan pada kelembaban udara 73% urea akan menarik uap air dari udara. Fungsi nitrogen bagi tanaman adalah meningkatkan pertumbuhan tanaman, membuat daun tanaman menjadi lebar dengan warna yang lebih hijau, meningkatkan kadar protein dalam tubuh tanaman, meningkatkan kualitas tanaman penghasil daun-daunan, dan meningkatkan perkembangbiakan mikroorganisme di dalam tanah. Pupuk urea adalah pupuk yang mengandung nitrogen (N) berkadar tinggi . Unsur Nitrogen merupakan zat hara yang sangat diperlukan tanaman. Unsur nitrogen di dalam pupuk urea sangat bermanfaat bagi tanaman untuk pertumbuhan dan perkembangan. Manfaat lainnya antara lain pupuk urea membuat daun tanaman lebih hijau, rimbun, dan segar. Nitrogen juga membantu tanaman sehingga mempunyai banyak zat hijau daun (klorofil). Menurut Suhartono (2012) dengan adanya zat hijau daun yang berlimpah, tanaman akan lebih mudah melakukan fotosintesis, pupuk urea juga mempercepat pertumbuhan tanaman (tinggi, jumlah anakan, cabang) serta pupuk urea juga mampu menambah kandungan protein di dalam tanaman. Unsur nitrogen diperlukan untuk pembentukan atau pertumbuhan bagian vegetatif tanaman seperti daun, batang dan akar. Berperan penting dalam hal pembentukan hijau daun yang berguna sekali dalam proses fotosintesis, unsur N berperan untuk mempercepat fase vegetatif karena fungsi utama unsur N itu sendiri sebagai sintesis klorofil. Klorofil berfungsi untuk menangkap cahaya matahari yang berguna untuk
pembentukan makanan dalam fotosintesis, kandungan klorofil yang cukup dapat membentuk atau memacu pertumbuhan tanaman terutama merangsang organ vegetatif tanaman. Pertumbuhan akar, batang, dan daun terjadi dengan cepat jika persediaan makanan yang digunakan untuk proses pembentukan organ tersebut dalam keadaan atau jumlah yang cukup (Purwadi 2011). Sifat-sifat Pupuk Urea 1. Sifat Fisika Urea SIFAT
Titik Didih Titik Leleh Spesifik Gravity Indeks Bias Bentuk Kristal
NILAI
13,20 132,7 1,355 1,484 Tetragonal
Panas Pembentukan pada 25 Panas Fusi Panas Pelarutan dalam air Panas Kristalisasi Densitas Curah
-47,12 kkal/mol
Panas Spesifik (50
0,397
Kelarutan dalam air 20
51,6
60 kkal/mol 60 kkal/gram 58 kkal.gram 0,74 g/cm2
2. Sifat Kimia Urea a. Bila bercampur air, dapat terhidrolisis menjadi amonium karbonat dan terdekomposisi menjadi amoniak dan karbon dioksida. b. Urea larut dalam air, alkohol dan benzena c. Daya racunnya rendah, tidak mudah terbakar, dan tidak meninggalkan residu garam setelah dipakai untuk tanaman, tidak berbau. Kegunaan pupuk urea adalah sebagai berikut : 1. Mampu membuat daun dari tanaman menjadi lebih hijau dan segar, sehingga memudahkan proses fotosintesi.
2. Mempercepat pertumbuhan tanaman, termasuk pertumbuhan batang, daun, cabang, dan tinggi pohon. 3. Bisa digunakan pada hampir semua tumbuhan 4. Menambah kandungan nutrisi pada tanaman B. Macam-Macam Bentuk Pupuk Nitrogen Klasifikasi pupuk, pupuk nitrogen ialah pupuk yang mempunyai komponen utama unsur N sebagai unsur hara, pupuk N terdiri dari: 1. Pupuk N organik yang terdapat pada pupuk-pupuk organik 2. Pupuk N organik buatan Kedua golongan pupuk tersebut diatas dapat dibedakan menjadi tiga bentuk yaitu: 1. Bentuk organik 2. Bentuk ammonia (NH4) 3. Bentuk nitrat (NO3) Pupuk-pupuk Cyanamide (CaCN2) dan Urea CO(NH2)2, karena bila diberikan kedalam tanah siap dirubah menjadi senyawa ammonia, maka dimasukkan kedalam golongan senyawa N berbentuk ammonia (Hasibuan 2006). 1. Ammonium Sulfat Pupuk ammonium sulfat dikenal juga dengan nama ZA ( Zwavelzure Amonium). Pupuk ZA yang diperdagangkan dalam bentuk kristal, umumnya berwarna putih, tapi ada juga yang berwarna abu-abu, biru kabuan dan kuning, tergantung kepada pembuatannya. ZA yang diperdagangkan mengandung 97 persen (NH4)2SO4 dan tidak mengandung sekitar 20.5 sampai 21 tapi dalam perhitungan biasanya dibuat 20. Pupuk ini termasuk kedalam pupuk yang larut didalam air, dan didalam tanah terionisasi menjadi ion ammonium (NH4) dan ion-ion sulfat dengan rumus (SO42-)(Hasibuan 2007). 2. Ammonium Chlorida ( NH4CL) Pupuk ammonium chlorida adalah pupuk berbentuk kristal berwarna putih. Pupuk ini mempunyai kadar N sebanyak 26. Larut didalam air.
Didalam tanah akan terionisasi menjadi ion NH4 dan Cl-. Seperti halnya dengan pupuk ZA, ion ammonium dapat langsung diserap tanaman dan sebagian akan dijerap oleh koloid tanah pada permukaan (Hasibuan 2006) 3. Ammonium Nitrat (NH4 NO3) Pupuk ammonium nitrat adalah pupuk yang dapat menyumbangkan dua jenis hara N dalam bentuk ammonium dan nitrat. Pupuk ini mempunyai kadar N sebanyak 33, termasuk pupuk yang larut didalam air. Bentuk pupuk ialah padat dan kristalin dan berwarna putih, tidak higrokopis dan berkerja cepat (Hasibuan 2006) 4. Ammonium Sulfat Nitrat ( ASN) Ammonium
Sulfat
Nitrat
adalah
pupuk
yang
diproduksi
oleh
Ruhr-sticstoff A.G. Jerman, merupakan garam rangkap dari ammonium sulfat dan ammonium nitrat. Pupuk ini diperdagangkan dalam bentuk kristal berwarna seperti kuning kemerah-merahan (Hasibuan 2006). 5. Urea CO(NH2) Pupuk urea adalah pupuk buatan senyawa kimia organik dari CO(NH2)2, pupuk padat berbentuk butiran bulat kecil (diameter lebih kurang 1 mm). Pupuk ini mempunyai kadar N 45-46. Urea larut sempurna di dalam air dan tidak mengasamkan tanah. Pupuk urea bukan hanya untuk pertanian, tapi bisa untuk tambak, industri, dan makanan. Pupuk berwarna disebut pupuk bersubsidi untuk menghindari kecurangan, pencurian, dan penimbunan. Pupuk urea yang tidak berwarna disebut pupuk nonsubsidi. Sifat urea lain yang tidak menguntungkan adalah sangat higrokopis dan mulai menarik air dari udara pada kelembaban nisbi 73 persen (Hasibuan 2006). 6. Pupuk Cyanamide Pupuk cyanamide dan pupuk urea dikenal sebagai pupuk organik buatan. Contoh pupuk cyanamide ialah CaCN2 dibuat dengan memanasi kapur (lime) dengan kokas (coke) (Hasibuan 2006).
7. Pupuk Kalsium Ammonium Nitrat Pupuk ini merupakan campuran dari ammonium nitrat dengan bubuk tanah liat (kapur mergel). Campuran ini dimaksudkan untuk meniadakan keburukan-keburukan
ammonium
nitrat.
Kalsium
ammonium
nitrat
mengandung 20,5 N dan 30-35 CaCO3, diperdagangkan dalam bentuk butiran-butiran kuning muda dan hijau (Hasibuan 2006). 8. Pupuk Natrium Nitrat (NaNO3) Natrium nitrat juga dikenal dengan nama Chilisalpeter karena pada awalnya pupuk ini merupakan produk alam, yang didapatkan dari endapan didalam tanah didaerah pantai utara chili, peru dan Bolivia dan dipantai barat Amerika Serikat. Sekarang pupuk NaNO3 telah dibuat secara sintetis melalui proses ammonia soda sejalan dengan cara pembuatan ammonium chlorida, yaitu dengan cara proses Solvay (proses ammonia soda) dengan larutan garam (Hasibuan 2006). 9. Kalsium nitrat Pupuk ini berbentuk butiran, berwarna putih, sangat cepat larut dalam air, dan sebagai sumber kalsium yang baik karena mengandung 19% Ca. Sifat lainnya adalah bereaksi basa dan hidroskopis. Berdasarkan bentuk fisiknya maka urea dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu urea prill dan urea nonprill. 1. Urea prill Urea prill merupakan urea yang berbentuk butiran halus berwarna putih. Dibandingkan dengan bentuk lainnya, urea prill mempunyai beberapa kelebihan yakni: a. Dikenal luas di kalangan petani sehingga menjadi prioritas utama pemupukan. b. Mudah didapatkan di Koperasi Unit Desa (KUD), pengecer pupuk dan kios petani.
c. Harga terjangkau petani. d. Mudah diaplikasikan, yaitu dengan disebar atau dilarutkan. e. Kandungan N cukup tinggi, yaitu sekitar 46% f. Dapat digunakan untuk keperluan lain, seperti memupuk tambak, untuk campuran ransum atau pakan ternak Selain kelebihan yang dimilikinya, urea bentuk prill mempunyai kekurangan sebagai berikut: a. Sangat higroskopis sehingga unsur hara mudah hilang b. Sangat mudah larut sehingga unsur hara mudah dicuci c. Mudah basah dan hancur sehingga butuh perlakuan khusus dalam penyimpanan dan packing d. Unsur hara yang termanfaatkan hanya 30-50% saja 2. Urea nonprill Urea nonprill terdiri dari beberapa jenis, diantaranya ialah urea ball fertilizer, urea super granule, urea briket, dan u rea tablet. a. Urea ball fertilizer (Pupuk Urea Ball Fertilizer ) Pupuk urea dengan bentuk bola-bola kecil ini memiliki daya respon cukup tinggi terhadap pertumbuhan tanaman unsur N-nya dapat dilepas secara lambat dan diikat
kuat
oleh
partikel
tanah
dan
kemudian akan diserap akar tanaman.
b. Urea super granule (USG) (Pupuk Urea Super Granule) Bentuk USG hampir sama dengan urea prill hanya ukuran butirannya sedikit lebih besar. USG mampu meningkatkan produksi tanaman (padi) 3,4-20,4% lebih
tinggi
dibandingkan
penggunaan urea prill.
dengan
c. Urea briket (Pupuk Urea Briket) Urea briket dihasilkan dari proses pemadatan urea prill dan penyempurnaan urea
granule.
Bentuknya
pipih
seperti
cakram, bersifat rapuh, mudah ecah, dan cepat lengket. Kelebihan urea briket, yaitu mudah larut dan unsur hara cepat tersedia. Sementara kekurangan urea ini diantaranya rapuh, lengket, dan harganya relatif mahal. d. Urea tablet (Pupuk Urea Tablet) Urea tablet juga berbahan dasar urea prill. Dengan proses pengempaan bertekanan tinggi, urea prill berubah bentuk
mejadi
tablet.
Bila
dibandingkan dengan urea prill, urea tablet
lebih
keunggulan mengurangi
banyak
seperti
memiliki
efisien,
terjadinya
gulma,
pencemaran
mikro, dan menciptakan usha baru bagi usahawan pupuk. Urea padat lebih stabil pada temperatur kamar dan juga pada tekanan atmosfer. Bila urea padat ini dipanaskan dengan mengalirkan gas ammonia pada tekanan dan suhu tertentu maka urea akan mengalami sublimasi dan terurai sebagian menjadi asam sianida dan amonium sianat. Bila urea padat dilarutkan di dalam ammonia cair akan membentuk senyawa urea-amonia yang tidak stabil dan akan terurai pada suhu di atas 450oC. (Kirk-Othmer 1970) C. Proses Pembuatan Pupuk Nitrogen dan Metode Analisa Kandungan Pupuk N 1. Bahan Baku Pembuatan Pupuk Urea Bahan baku pembuatan urea ada 2 macam yaitu ammonia dan karbon dioksida. Sintesa urea dapat berlangsung dengan bantuan tekanan tinggi. Sintesa ini dilakukan untuk pertama kalinya oleh BASF pada tahun 1941 dengan bahan baku karbon dioksida (CO2) dan amoniak (NH3). Sintesa urea
berlangsung dalam 2 bagian. Selama bagian reaksi pertama berlangsung dari amoniak dan karbon dioksida akan terbentuk amonium karbamat. Reaksi ini bersifat eksoterm. Bagian kedua dari amonium karbamat terbentuk urea dan air. Reaksi ini bersifat endoterm. Kedua bagian reaksi berlangsung dalam fase cair pada interval temperatur mulai 170-190 dan pada tekanan 130-200 bar. Reaksi keseluruhan adalah eksoterm. Panas reaksi diambil dalam sistem dengan jalan pembuatan uap air. Bagian reaksi kedua merupakan langkah yang menentukan kecepatan reaksi dikarenakan reaksi ini berlangsung lebih lambat daripada reaksi bagian pertama. Tabel Sifat Fisika CO2 dan NH3 SIFAT (CO2) Berat Molekul Titik Leleh Titik Didih
NILAI 44,01 g/mol -56,6
Temperatur Kritis Tekanan Kritis Panas Peleburan Panas Pembakaran
-78,5 304,21 K 7,39.21 K 1900 kal/mol 6030 kal/mol
SIFAT (NH3) Berat Molekul
NILAI 17,03 g/mol
Titik Didih Titik Leleh Temperatur Kritis Tekanan Kritis Tekanan uap cairan
-33,4 -77,70 405,65 K 11,30 . 10-6 Pa 8,5 kg/cm2
Spesifik Volume pada 70
22,7 kg/m3
Spesifik Gravity pada 0
0,77 kg/m3
Sifat Kimia CO2 dan NH3 a. Larut dalam air pada temperatur 15 volume CO2 : H2O = 1 : 1.
tekanan 1 atm dengan perbandingan
b. Karbon dioksida tidak beracun, akan tetapi dapat menimbulkan efek sesaat pada pernafasan. c. Mudah meledak dan beracun d. Menyebabkan iritasi bila dihirup e. Larutan ammonia apabila dalam air yang bertemperatur -38 sampai 41, akan membeku membentuk kristal seperti jarum. 2. Proses Pembuatan Pupuk Urea di PT Pusri Palembang
Ladang-ladang gas yang banyak terdapat di sekitar Prabumulih yang diusahakan oleh Pertamina, gas alam yang bertekanan rendah dikirim melalui pipa-pipa berukuran 14 inchi ke pabrik pupuk PT Pupuk Sriwidjaja, di Palembang. Gas alam ini dimasa lalu tidak diusahakan orang dan dibiarkan habis terbakar. Menjelajah hutan-hutan, rawa-rawa, sungai, bukit-bukit dan daerah-daerah yang sulit dilalui, gas alam bertekanan rendah ini dikirim melalui pipa-pipa sepanjang ratusan kilometer jauhnya menuju pemusatan gas alam di pabrik pupuk di Palembang. Gas bertekanan rendah, melalui proses khusus pada kompresor, gas diubah menjadi gas yang bertekanan tinggi.
Kemudian gas ini dibersihkan pada unit Sintesa Gas untuk menghilangkan debu, lilin dan belerang. Pertemuan antara gas yg sudah diproses dengan air dan udara pada unit sintesa ini menghasilkan tiga unsur kimia penting, yaitu unsur gas N 2 (zat lemas), unsur zat air (H2), dan unsur gas asam arang (CO2), Ketiga unsur kimia penting ini kemudian dilanjutkan prosesnya. Zat lemas (N2) dan zat air (H2) bersama-sama mengalir menuju Unit Sintesa Urea. Sintesa amoniak, zat lemas (N2) dan zat air (H2) diproses menghasilkan amoniak (NH3). Gas asam arang (CO2), yang dihasilkan pada unit Sintesa Gas, kemudian bereaksi dengan amoniak pada unit Sintesa Urea. Hasil reaksi ini adalah butir-butir urea yang berbentuk jarum dan sangat menyerap air. Proses pembuatan dilanjutkan pada Menara Pembutir, dimana bentuk butir-butir tajam diubah dengan suatu tekanan yang tinggi menjadi butir-butir Urea bulat yang berukuran 1 sampai 2 milimeter sehingga mempermudah petani menabur dan menebarkannya pada sawah-sawah mereka. Umumnya, butir-butir Urea itu dibungkus dengan karung plastik dengan berat 50 Kilogram. 3. Proses Pembuatan Urea Secara Kimia
Pupuk urea dapat dibuat dengan reaksi antara karbon dioksida (CO2) dengan ammonia. Semua bahan tersebut bersumber dari bahan gas bumi, udara, dan air. Tingkat Pertama: Gas bumi dan uap air direaksikan dengan katalis melalui pipa-pipa vertikal dalam dapur reforming pertama dan secara umum reaksi yang terjadi sebagai berikut: CH4 + H2O -> CO + 3H2 (panas). Tingkat Kedua: Udara dialirkan dan bercampur dengan arus gas dari reformer pertama
di
dalam
reformer
kedua,
hal
ini
dimaksudkan
untuk
menyempurnakan reaksi reforming dan untuk memperoleh campuran gas yang mengandung nitrogen (N) 2CO + 4H2O — > 12 N2 campuran gas sesudah reforming direaksikan dengan H2O di dalam converter CO untuk mengubah CO menjadi CO2. Setelah CO2 dipisahkan, maka sisa-sisa CO, CO2 dalam campuran gas harus dihilangkan yaitu dengan cara mengubah zat-zat itu menjadi CH4 kembali. Lalu kita mensitesa nitrogen dengan hidrogen dalam suatu campuran ganda pada tekanan 150 atmosfir dan kemudian dialirkan ke dalam converter amoniak. Setelah didapatkan CO2 (gas) dan NH3 (cair), kedua senyawa ini direaksikan dalam reaktor urea dengan tekanan 200-250 atmosfer. Reaksi ini berlangsung tanpa katalisator dalam waktu ±25 menit. Proses selanjutnya adalah memisahkan urea dari produk lain dengan memanaskan hasil reaksi (urea, biuret, ammonium karbamat, air dan amoniak kelebihan) dengan penurunan tekanan, dan temperatur 120-165 derajat Celsius, sehingga ammonium karbamat akan terurai menjadi NH3 dan CO2, dan kita akan mendapatkan urea berkonsentrasi 70-75%. 4. Metode Analisa Kandungan Nitrogen Adapun beberapa metode analisa kandungan nitrogen pada pupuk urea yaitu : a. Metode Lowry Protein dengan asam fosfotungstat-fosfomolibdat pada suasana alkalis akan memberikan warna biru yang intensitasnya bergantung pada konsentrasi protein yang ditera. Konsentrasi protein diukur berdasarkan optikal density pada panjang gelombang 600 mm. Larutan lowry ada dua macam yaitu
larutan A yang terdiri dari fosfotungstat-fosfomolibdat (1:1) dan larutan B yang terdiri dari Nakarbonat 2%, NaOH 0,1 N, kupri sulfat dan Na-K-tartrat 2%. b. Metode Biuret Larutan protein dibuat alkalis dengan NaOH kemudian ditambahkan larutan CuSO4 encer. Uji ini untuk menunjukkan adanya senyawa-senyawa yang mengandung gugus arnida asam (-CONH2) yang berada bersama gugus amida asam yang lain gugus yang lain. Penentuan protein secara Biuret adalah dengan mengukur optical density pada panjang gelombang 560-580 nm. c. Metode Spektrofotometer UV Kebanyakan protein mengabsorbsi sinar ultraviolet maximum pada 280 nm. Hal ini terutama oleh adanya asam amino tirosin triptophan dan fenilanin yang ada pada protein tersebut. Pengukuran protein berdasarkan absorbsi sinar U adalah cepat, mudah dan tidak merusak bahan. d. Metode Turbidimeter atau Kekeruhan Kekeruhan akan terbentuk dalam larutan yang mengandung protein apabila ditambahkan bahan pengendap protein misalnya Tri Chloro Acetic acid (TCA). Tingkat kekeruhan diukur dengan alat Turbidimeter. e. Metode Pengecatan Beberapa bahan pewarna misalnya Orange G, Orang 12 dan Amino Black dapat membentuk senyawaaan berwarna dengan protein dan menjadi tidak larut. Dengan mengukur sisa bahan pewarna yang tidak bereaksi dalam larutan (dengan colorimeter), maka jumlah protein dapat ditentukan dengan cepat. Penentuan protein dengan titrasi formol akan membentuk dimethilol. Dengan terbentuknya dimethilol berarti gugus aminonya sudah terikat dan tidak akan mempengaruhi reaksi antara asam (gugus karboksil) dengan basa (NaOH)
sehingga
(Sudarmadji 1989).
akhir
titrasi
dapat
diakhiri
dengan
tepat
f. Metode Kjedahl Metode kjedahl merupakan metode yang digunakan untuk menentukan kadar nitrogen. Pada dasarnya analisa nitrogen cara kjeldahl dapat dibagi menjadi tiga tahapan yaitu tahap destruksi, destilasi, dan titrasi. 1) Prinsip Dasar Metode Kjedahl berdasarkan pada destruksi basah pada sampel, yakni dengan memanaskan sampel dengan asam sulfat pekat dengan menggunakan suatu katalis dimana hasil destruksi yang diperoleh dibasakan terlebih dahulu, lalu didestilasi. Amonia yang dibebaskan ditampung dalam suatu larutan asam sulfat 0,25 N. Jumlah ammonia diketahui dengan cara menitrasi destilat tersbut dengan suatu larutan basa dengan menggunakan indikator campuran (merah metil+ metil biru). Cara Kjeldahl umumnya dapat dibedakan atas dua cara, yaitu cara makro dan cara semimikro. Cara makro digunakan untuk contoh yang sukar dihomogenisasi dan berukuran besar, sedang cara semimikro dirancang untuk sampel yang berukuran kecil yaitu kurang dari 300 mg dari bahan yang homogen. 2) Prosedur Kjedahl Metode ini pada dasarnya dibagi atas tiga tahapan, yaitu : a) Tahap destruksi Tahap ini sampel dipanaskan dalam asam sulfat pekat sehingga terjadi destruksi menjadi unsur-unsurnya. Elemen karbon, hydrogen teroksidasi menjadi CO,CO2. Dan H2O sedangkan nitrogennya berubah menjadi ammonium sulfat, (NH4)SO4. Asam sulfat yang digunakan 25 ml. Sampel yang dianalisa sebanyak 5 gram. Suhu destruksi berkisar antara 370-410oC. Proses destruksi sudah selesai apabila larutan menjadi jernih atau tidak berwarna. Agar analisa lebih tepat maka pada tahap destruksi ini dilakukan pula perlakuan
blanko yaitu untuk koreksi adanya senyawa N yang berasal dari reagen yang digunakan. b) Tahap destilasi Tahap ini, ammonium sulfat dipecah menjadi amonia (NH3) dengan penambahan NaOH 40% sampai alkalis lalu dipanaskan. Agar selama destilasi tidak terjadi superheating ataupun pemercikan cairan atau timbulnya gelembung gas yang besar maka dapat ditambahkan logam Zinkum (Zn). Amonia yang dibebaskan selanjutnya ditangkap oleh larutan standar asam. Asam standar yang dapat digunakan adalah asam sulfat 0,25 N dalam jumlah lebih. Untuk mengetahui jika asam dalam keadaan berlebih maka diberi indikator campuran (merah metil + metil biru ). Destilasi diakhiri bila semua amonia sudah terdestilasi sempurna yang ditandai destilat tidak lagi basa. c) Tahap titrasi Apabila penampung destilasi digunakan asam sulfat 0,25 maka sisa asam yang tidak bereaksi dengan ammonia dititrasi dengan NaOH standar. Selisih jumlah titrasi blanko dan sampel merupakan jumlah ekuivalen nitrogen. Apabila penampung destilasi digunakan asam borat maka banyaknya asam borat yang bereaksi dengan ammonia dapat diketahui dengan titrasi menggunakan asam. Selisih jumlah titrasi sampel dan blanko merupakan jumlah ekuivalen nitrogen (Sudarmadji 1989). D. Aplikasi Pupuk Nitrogen Aplikasi pupuk berpengaruh sangat besar dalam menentukan efektifitas pemupukan. Istilah umum adalah 4 tepat, yaitu: Tepat Waktu, Dosis, Jenis, Cara, dan biasanya masih ditambahkan satu tepat lagi, yaitu Tepat pelaporan (data) sehingga disebut 4 tepat, 5 sempurna.
Waktu pemupukan akan sangat menentukan besarnya prosentase hara pupuk yang dapat diserap tanaman dan juga tingkat kehilangan hara pupuk. Pemupukan ideal dilakukan pada saat kondisi tanah lembab atau kadar air pada saat kapasitas lapang, yaitu saat awal dan akhir musim hujan. Frekuensi pemupukan tergantung jenis pupuk dan sifat lahan (tanah & iklim). Misalnya pada tanah pasir umumnya dilakukan pemupukan 3 kali per tahun, sedangkan pada tanah lempung/liat 2 kali per tahun. Waktu aplikasi juga harus memperhatikan jenis pupuk, misalnya antara pupuk ammonium (N) dengan pupuk alkalis; antara pupuk K dan Mg. Selain itu, juga selang waktu antara aplikasi pertama dan kedua untuk jenis pupuk yang sama, serta selang waktu antara jenis pupuk yang berbeda. Faktor yang sangat penting adalah yang berkaitan dengan kondisi kelembaban tanah saat aplikasi pupuk. Hal ini akan sangat menentikan tingkat penyerapan hara pupuk oleh tanaman dan kemungkinan kehilangan hara pupuk akibat penguapan, pencucian. Stategi berikut diberikan sebagai pedoman pemupukan saat musim kering dan musim hujan. Secara umum pemupukan diprogramkan pada bulan dengan curah hujan > 75 mm/bulan. Aplikasi pupuk harus mempertimbangkan frekuensi dan volume curah hujan dengan ketentuan: Pemupukan dihentikan jika 7 hari berturut-turut tidak terjadi hujan; Pemupukan dapat dilanjutkan segera apabila terdapat minimal 2 hari hujan dengan curah hujan 25 mm atau 1 hari hujan dengan dengan curah hujan 50 mm dalam kurun waktu 7 hari berturut-turut; Pemupukan dihentikan kembali apabila: untuk Urea, segera bila tidak ada hujan dalam 3 hari berturut-turut. Pemupukan saat musim hujan secara umum diprogramkan pada bulan dengan curah hujan < 250 mm/bulan. Pemupukan dilakukan pada saat curah hujan < 60 mm per minggu; Pemupukan dihentikan pada saat curah hujan > 60 mm per minggu. Kecuali pada kondisi khusus di bawah ini, maka menggunakan pedoman berikut: Pada tanah sangat berpasir, pemupukan diprogramkan pada bulan dengan curah hujan < 200 mm/bulan. Pemupukan dilakukan apabila curah hujan < 40-45 mm per minggu dan pemupukan dihentikan apabila curah hujan >
40-45 mm per minggu; Pada areal dengan curah hujan tinggi seperti Papua, Muara Tawas/Kandis, pemupukan dilakukan pada periode curah hujan terendah. Aplikasi pupuk dijamin bahwa tanaman menerima pupuk sesuai dengan dosis rekomendasi. Ketepatan dosis pupuk dipengaruhi oleh: sistim pengeceran pupuk, alat aplikasi, kondisi fisik lahan (topografi, akses perawatan), sistim pengupahan. Pengeceran pupuk disesuaikan dengan kemampuan wajar tenaga angkut manusia dan dosisnya. Alat aplikasi menjamin bahwa alat tsb memiliki keakuratan yang tinggi (variasi rendah) dan mudah digunakan (applicable). Alat dengan luas permukan semakin lebar variasi berat akan semakin besar, misalnya piring akan lebih besar variasi dibanding mangkok, dan mangkok akan l ebih besar variasi dibanding tabung. Khusus untuk pupuk HGFB sangat disarankan menggunakan ex. tabung film, pertimbangannya karena memiliki ketepatan yang tinggi (± 25 gr/tab), serta kelipatannya sesuai dengan dosis umum pupuk HGFB yaitu biasanya kelipatan 25 gram. Alat aplikasi juga harus memiliki kelipatan bilangan asli (bukan desimal) dari dosis rekomendasi. Dosis atau kuantitas aplikasi pupuk harus mempertimbangkan kapasitas tanah menjerap hara. Jika jumlahnya melebihi kapasitas tanah, maka mendorong terjadinya kehilangan hara pupuk. Oleh karena itu pada tanah pasir, dosis aplikasi cenderung lebih kecil tetapi frekuensi lebih tinggi. Peningkatan frekuensi akan menurunkan resiko kehilangan hara pupuk. Jenis
pupuk
yang
diaplikasi
harus
sesuai
dengan
yang
direkomendasikan. Jika karena sesuatu hal, maka konversi pupuk dapat dilakukan dengan
menghubungi
ke
SMARTRI. Konversi
jenis
pupuk,
selain
mempertimbangkan kadar total hara, juga tingkat kelarutan, sifat-sifat hara pupuk. Cara yang dimaksudkan adalah dimana pupuk ditempatkan/diaplikasikan di lapangan dan cara menabur pupuk. Pertimbangannya adalah agar tanaman dapat menyerap
secara
maksimal,
meminimalkan
kehilangan
hara
pupuk,
meminimalkan kompetisi dengan gulma. Perkebunan Sinar Mas dilakukan dengan 3 cara aplikasi yaitu manual, mekanis dengan fertilizer spreader, dan
dengan pesawat. Hal ini terkait dengan keseragaman (homogenitas) penyebaran pupuk. Pupuk Urea, MOP dan Kies, disebar merata dalam piringan sampai batas luar.
Tindakan penyebaran pupuk ini adalah dengan tujuan menurunkan
konsentrasi hara per m2.
Tingginya konsentrasi
hara akan
berpotensi
meningkatkan kehilangan hara pupuk melalui pencucian (leaching ) atau aliran permukaan (run-off ). Hal ini berhubungan dengan tingkat kapasitas tanah menjerap unsur hara. Sampai dengan saat ini, aplikasi mekanis (pesawat, fertilizer spreader) menunjukkan hasil yang baik, dari produksi dan kadar hara daun. E. Kelebihan dan Kelemahan Pupuk Nitrogen Keuntungan menggunakan pupuk urea adalah 1. Mudah diserap oleh tanaman. 2. Kandungan nitrogen yang tinggi pada urea sangat dibutuhkan pada pertumbuhan awal tanaman. Kelemahan menggunakan pupuk urea adalah 1. Apabila diberikan kedalam tanah yang miskin hara, urea akan berubah ke wujud awalnya yaitu amoniak (NH3) dan karbondioksida (CO2) yang mudah menguap. 2. Karena kandungan N yang tinggi menyebabkan pupuk ini menjadi sangat higroskopis. 3. Mudah tercuci oleh air, mudah terbakar oleh sinar matahari dan bereaksi secara endoterm. Gejala kekurangan unsur hara nitrogen : 1. Daun tanaman berwarna pucat kekuning-kuningan 2. Daun tua berwarna kekuning-kuningan dan pada tanaman padi warna ini dimulai dari ujung daun menjalar ke tulang daun 3. Keadaan kekurangan yang parah daun menjadi kering dimulai dari daun bagian bawah terus ke bagian atas 4. Pertumbuhan tanaman lambat dan kerdil 5. Perkembangan buah tidak sempurna atau tidak baik
III. PENUTUP 1. Nitrogen adalah salah satu elemen terpenting yang dibutuhkan dalam produksi sistem pertanian. Ketika perlakuan dengan sejumlah pupuk nitrogen untuk mengoptimalkan lahan tanaman dan meminimalkan kerusakan lingkungan, sebagian besar nitrogen menimbulkan lepasnya nitrat. 2. Sumber utama N berasal dari gas N2 dari atmosfir. Kadar gas nitrogen di atmosfir bumi sekitar 79% dari volumenya. Walaupun jumlahnya sangat besar tetapi belum dapat dimanfaatkan oleh tanaman tingkat tinggi, kecuali telah menjadi bentuk yang tersedia. 3. Pemberian pupuk kedalam tanah akan meningkatkan kandungan unsur hara didalam tanah yang dapat segera diserap akar tanaman, namun pemberian pupuk itu mempengaruhi kondisi tanah. Setiap pupuk yang ditambahkan kedalam tanah akan mengalami berbagai macam reaksi. Reaksi-reaksi tersebut akan berpengaruh terhadap sifat fisika, kimia dan biologi tanah. 4. Sumber unsur nitrogen sebenarnya cukup banyak terdapat di atmosfir, yaitu lebih kurang 79,2 persen dalam bentuk N2 bebas, namun demikian unsur N ini baru dapat digunakan oleh tanaman setelah mengalami perubahan kebentuk yang terikat yang kemudian dalam bentuk pupuk. 5. Cara pembuatan pupuk nitrogen yaitu melalui proses sintesa, purifikasi, recovery, dan pembutiran. 6. Macam-macam pupuk Nitrogen adalah: Ammonium Sulfat, Ammonium Chlorida (NH4CL), Ammonium Nitrat (NH4 NO3), Ammonium Sulfat Nitrat (ASN), Urea CO(NH2)2, Pupuk Kalsium Ammonium Nitrat, Pupuk Natrium Nitrat (NaNO3).
DAFTAR PUSTAKA Hasibuan B.E. 2006. Pupuk dan Pemupukan. Medan: Fakultas Pertanian. Universitas Sumatera Utara. Kirk R.E. and Othmer D.F. 1970. “ Encyclopedia of Chemical Technology”, 3rd ed., Vol. 4. New York: The Inter Science Encyclopedia, Inc. Lingga P 2001. Petunjuk Penggunaan Pupuk . Jakarta: Penebar Swadaya Marsono 2005. Petunjuk Penggunaan Pupuk . Jakarta: Penebar Swadaya. Hal 8 dan 13. Novizan 2005. Petunjuk Pemupukan Yang Efektif . Jakarta: Agromedia Pustaka Purwadi E 2011. Batas kritis Suatu Unsur N dan Pengukuran Kandungan Klorofil pada Tanaman. Sudarmadji S 1989. Analisa Bahan Makanan dan Pertanian. Yogyakarta : Liberti Suhartono 2012. Pengaruh Interval Pemberian Air Terhadap Pertumbuhan d an Hasil Tanaman Kedelai (Glycine max L.Merril) pada Berbagai Jenis Tanah. Jurnal Penelitian. Madura: Universitas Trunojoyo. Thierfelder C., Cheesman S. and Rusinamhodzi L. 2013. Benefits and challenges of crop rotations in maize-based conservation agriculture (CA) cropping systems of southern Africa. International Journal of Agricultural Sustainability, 11(2), pp.108-124.
