B.67.3.32

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Mekanisme Pupuk dapat Terserap ke Tanaman

Pupuk dapat terabsorbsi ke dalam tanaman melalui dua cara, yakni melalui daun dan

melalui akar. Unsur hara yang terdapat pada media tanam akan diserap melalui akar,

penyerapan air beserta hara dilakukan oleh ujung-ujung akar dan bulu-bulu akar, dengan

demikian pembentukan akar sebagai awal pertanaman harus memperhatikan faktor-faktor

yang dapat mendorong perkembangan akar. Dengan perkembangan akar beserta bulu-bulu

akar yang banyak, serapan air dan hara bisa menjadi lebih besar dan akan terjadi

keseimbangan volume akar dengan pertumbuhan tanaman.

Penyerapan elemen-elemen oleh akar dipengaruhi oleh faktor di dalam lingkungan akar dan

faktor di luar akar. Faktor di lingkungan akar misalnya jenis media tanam, kualitas air, dan

pH tanah. Sedangkan faktor luar misalnya temperatur, angin, kelembaban, dan cahaya.

Elemen-elemen diserap oleh akar dalam bentuk ion-ion, yaitu anion yang bermuatan negatif

dan kation yang bermuatan positif. Adanya perbedaan muatan antara ion-ion di dalam

larutan hara dengan ion-ion dalam akar, menyebabkan terjadinya proses tukar-menukar ion.

Contoh, ion K+ dari garam KNO3 akan masuk ke dalam akar karena tarikan ion OH- dari

H2O, sedangkan ion NO3- akan tetap diluar karena terjadi ikatan dengan

ion H+. (Sugiyanto, 2008)

2.2 Nutrisi pada Tanaman

Pemilihan nutrisi yang tepat sangat penting bagi pertumbuhan dan produksi tanaman.

Penggunaan soil test dapat membantu menunjukkan status nutrisi yang tersedia pada

B.67.3.32

5

tanaman untuk selanjutnya dapat merekomendasikan pupuk yang tepat bagi pertumbuhan

optimum tanaman itu sendiri.

Setidaknya ada 16 elemen yang penting bagi pertumbuhan tanaman (McKenzie,1998).

Karbon (C), hidrogen (H), dan oksigen (O) yang berasal dari karbondioksida (CO2) dan air

(H2O). Nitrogen (N), phosphorus (P), potassium (K), sulphur (S), calcium (Ca), magnesium

(Mg), boron (B), chlorine(Cl), copper (Cu), iron (Fe), manganese (Mn), molybdenum (Mo)

dan zinc (Zn) yang diambil dari tanah dalam bentuk garam anorganik. Sebanyak 94 – 99.5

% tanaman menyerap nutrisi dari karbon, hidrogen dan oksigen. Nutrisi lainnya hanya

diserap sebanyak 0.5 – 6 %. Macronutrient merupakan elemen yang dibutuhkan dalam

jumlah banyak, sementara micronutrient merupakan elemen yang dibutuhkan dalam jumlah

sedikit (kurang dari 100 ppm). Bentuk nutrisi diserap tanaman dapat dilihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Bentuk nutrisi yang dapat diserap oleh tanaman (Calpas, 2003)

Elemen Simbol Tersedia sebagai Simbol Nutrisi Makro Nitrogen N Nitrate ion

Ammonium ion NO3

- NH4

+ Phosphorus P Monovalent phosphate ion

Divalent phosphate ion H2PO4

- HPO4

-2 Potassium K Potassium K+ Calcium Ca Calcium ion Ca+2 Magnesium Mg Magnesium ion Mg+2 Sulfur S Divalent sulfate ion SO4

-2 Chlorine Cl Chloride ion Cl- Nutrisi Mikro Iron Fe Ferrous ion

Ferric ion Fe-2 Fe-3

Manganese Mn Manganous ion Mn+2 Boron B Boric acid H3BO4 Copper Cu Cupric ion chelate

Cuprous ion chelate Cu+2 Cu+

Zinc Zn Zinc ion Zn+2 Molybdenum Mo Molybdate ion MoO4

-

B.6

2.2

a. N

Per

mer

nuc

ban

mem

Kan

kali

hid

ran

dan

NH

nitr

amm

Sik

67.3.32

.1 Nutrisi M

Nitrogen (N

rtumbuhan

rupakan nut

cleic, dan un

nyak menga

mpercepat p

ndungan nit

i lebih banya

dup. Nitrogen

ngkap tiga ya

n tanaman ha

H4+) dan ion

rat yang be

monium dal

klus Nitrogen

Makro

N)

setiap orga

trisi yang pa

nsur penting

andung buti

pertumbuhan

trogen di atm

ak dibanding

n seringkali

ang terdapat

anya dapat m

nitrat (NO3

erasal dari

lam jumlah

n dapat dilih

Gambar 2

anisme terga

aling penting

g lainnya. N

ir hijau dau

n tanaman da

mosfer menc

gkan dengan

i menjadi pe

t pada nitrog

menyerap ni

3--) . Kebany

tanah diba

yang besar

hat pada Gam

2.1 Siklus Ni

6

antung dari

g karena di d

Nitrogen dap

un yang pe

an menamba

capai 79 %

n jumlah nitr

embatas dala

gen menyeb

itrogen dalam

yakan tanam

andingkan d

, ammonium

mbar 2.1.

itrogen (Phy

i tersediany

dalam nitrog

pat membua

enting dala

ah kandungan

dalam bentu

rogen yang t

am pertumb

babkan senya

m dua bentu

man memper

dengan amm

m menjadi s

ysical Geogra

ya nutrisi m

gen terkandu

at tanaman l

am proses f

n protein tan

uk N2 (g).Jum

terkandung d

buhan tanam

awa ini bers

uk ion, yaitu

roleh nitrog

monium kar

angat beracu

aphy, 2007)

mineral, nitr

ung protein,

lebih hijau s

fotosintesis

naman.

mlah ini satu

di dalam mak

man karena i

sifat hampir

ion ammon

gen dalam b

rena penyer

un bagi tana

rogen

asam

segar,

serta

u juta

khluk

ikatan

r inert

nium (

entuk

rapan

aman.

B.67.3.32

7

Untuk mendapatkan nitrogen dalam bentuk ion ammonium dan ion nitrat sehingga nitrogen

dapat diserap oleh tanaman, nitrogen harus melewati proses tertentu dengan menggunakan

bantuan bakteri.

• Fiksasi Nitrogen

Ammonia dalam jumlah yang relatif kecil dihasilkan melalui proses lightning dan

Haber-Bosch. Sedangkan ammonia dalam jumlah yang besar dihasilkan oleh

organisme melalui proses fiksasi nitrogen atau fiksasi.dinitrogen. Hal ini

ditampilkan pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Fiksasi Nitrogen (Deacon).

Mekanisme fiksasi nitrogen

Persamaan reaksi yang terjadi di dalam proses nitrogen fixation yaitu

N2 + 8H+ + 8e- + 16 ATP = 2NH3 + H2 + 16 ADP

Reaksi ini dilakukan oleh prokariotik (bakteri dan organism lainnya), menggunakan

enzim komplek nitrogenase. Enzim ini terdiri dari dua protein, yaitu Fe protein dan

Mo-Fe protein

Tipe fiksasi N2 yang terfiksasi ( 1012 g per tahun)

Non-Biological Industri 50 Pembakaran 20 Lightning 10 Jumlah 80 Biological Lahan pertanian 90 Hutan dan bukan lahan pertanian 50 Laut 35 Jumlah 175

B.67.3.32

8

Reaksi ini terjadi ketika N2 berikatan dengan enzim kompeks nitrogenase. Pertama,

Fe protein mengalami reduksi oleh elektron yang dinamakan ferredoxin. Kemudian

Fe protein yang telah tereduksi akan mengikat ATP dan mereduksi Fe-Mo protein

yang menyumbangkan dua elektron bagi N2 sehingga N2 membentuk HN=NH.

Pada proses selanjutnya HN=NH akan berubah menjadi H2N-NH2, dan pada

akhirnya tereduksi menjadi 2NH3 , setiap proses reduksi HN=NH menjadi 2NH3

memerlukan elekton dari ferredoxin. Ferredoxin dibentuk dari proses fotosintesis,

respirasi, atau fermentasi. Siklus fiksasi Nitrogen ditampilkan pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Siklus Fiksasi Nitrogen (Deacon)

Nitrogen-fixing organism

Sumber utama dari soil nitrogen berasal dari nitrogen fixation. Semua organisme

nitrogen-fixing adalah prokariotik (bakteri). Beberapa dari bakteri tersebut hidup

secara bebas dari organisme lainnya. Sedangkan bakteri lainnya bersimbiosis

dengan tanaman atau dengan organisme lainnya. Penggolongan bakteri berdasarkan

cara hidupnya dapat dilihat pada Tabel 2.3.

B.67.3.32

9

Tabel 2.3 Penggolongan bakteri terhadap cara hidupnya (Deacon).

Hidup bebas Hidup bersimbiosis dengan tanaman

aerobic anaerobic kacang-kacangan

Tanaman lainnya

Azotobacter Beijerinckia Klebsiella Cyanobacteria

Clostridium Desulfovibrio Purple sulphur bacteria Purple non-sulphur bacteriaGreen sulphur bacteria

Rhizobium Frankia Azospirillum

• Nitrifikasi

Nitrifikasi merupakan konversi ammonium menjadi nitrat dengan menggunakan bakteri

Nitrosomonas dan Nitrobacter. Bakteri tersebut dapat menghasilkan energi dengan

mengoksidasi ammonium dengan menggunakan CO2 sebagai sumber karbon untuk

menyintesis bahan organik. Nitrosomonas digunakan untuk mengubah ammonium

menjadi nitrit (NO2-), sedangkan Nitrobacter digunakan untuk mengubah nitrit menjadi

nitrat (NO3-). Reaksi yang terjadi adalah:

NH4+ + O2 NO2

- + 2H+ + H2O +energi 2NO2

- + O2 2NO3- + energi

b. Fosfor (P)

Fosfor dapat memacu pertumbuhan akar dan pembentukan sistem perakaran yang baik

sehingga dapat mengambil unsur hara lebih banyak dan pertumbuhan tanaman menjadi

sehat serta kuat. Selain itu, fosfor dapat meningkatkan daya tahan tanaman terhadap

serangan hama dan penyakit serta menggiatkan pertumbuhan jaringan tanaman yang

membentuk titk tumbuh tanaman. Siklus Fosfor dapat dilihat pada Gambar 2.3.

Fosfat dikonsumsi oleh tanaman yang berasal dari dalam tanah, kemudian diolah oleh

hewan yang mengonsumsi daun-daunan, dan dkembalikan ke dalam tanah sebagai seyawa

B.67.3.32

10

organik . Kebanyakan fosfat yang digunakan oleh makhluk hidup diubah menjadi senyawa

organik. Ketika material tanaman dikembalikan ke dalam tanah, senyawa organic fosfat

akan dilepas perlahan-lahan sebagai senyawa fosfat inorganik. Proses pelepasan fosfat

organik menjadi fosfat yang organik disebut proses mineralisasi yang disebabkan

pemutusan senyawa organik oleh mikroorganisme.

Gambar 2.3 Siklus Fosfor (Busman,1998)

Fosfat merupakan senyawa yang sulit larut di dalam air sehingga jumlah fosfat cenderung

tetap dan tidak tersedia. Pada grafik di bawah, ditampilkan perbandingan antara

ketersediaan fosfor dengan kadar pH di dalam tanah. Di dalam tanah yang basa (pH

tanah lebih besar daripada 7), kation yang dominan yaitu Ca yang akan bereaksi dengan

fosfat. Reaksi yang terbentuk yaitu fosfat dihidrat, octocalsium fosfat, dan hydroxyapatite

Pembentukan senyawa tersebut akan menyebabkan ketersediaan fosfat dalam tanah akan

berkurang.Pada tanah yang asam (pH tanah lebih kecil daripada 5,5), Al merupakan anion

yang dominan yang akan bereaksi dengan fosfat.. Reaksi yang terbentuk yaitu Al fosfat dan

Fe fosfat. Pembentukan senyawa tersebut akan menyebabkan fosfat menjadi senyawa yang

tidak larut dan tidak dapat diserap oleh tanaman. Pada Gambar 2.4 dapat diambil

kesimpulan bahwa untuk memperoleh kadar fosfor yang maksimum, maka pH dalam tanah

dipertahankan antara 6 dan 7.

B.67.3.32

11

Gambar 2.4 Perbandingan ketersediaan Fosfor dengan pH tanah (Busman,1998)

Pada Tabel 2.4 ditampilkan jumlah fosfat yang terkandung pada kacang-kacangan gandum,

dan kentang. Jumlah fosfat terbanyak terdapat pada gandum, yaitu sebesar 46 Kg P2O5 / ha

Tabel 2.4 Jumlah Fosfat yang terkandung pada tanaman (Johnston).

c. Kalium (K)

Kalium sebagai macronutrient dibutuhkan tanaman dalam jumlah banyak, hampir sebanyak

nitrogen. Walaupun dibutuhkan dalam jumlah banyak, respon tanaman terhadap pupuk

kalium sangat jarang tergantung banyaknya tanah kekurangan kalium dan kekuatan

tanaman menyerap kalium. Kalium dapat membantu dalam proses pembentukan protein

dan memperlancar proses fotosintes serta dapat memperbaiki mutu hasil yang berupa bunga

dan buah. Selain itu, kalium dapat meningkatkan daya tahan tanaman terhadap serangan

hama, penyakit dan kekeringan.

Tanaman Perolehan Ton/ ha

Konsentrasi Kg P2O5 / ton

Fosfat yang terambil

Kg P2O5 / ha Kacang-kacangan 3,07 9,8 30 Gandum 5,95 7,8 46 kentang 33,7 1,1 37

B.6

Sik

ada

pad

Jum

ban

kali

Kal

dal

Sum

pad

tan

di t

yan

laru

tan

tan

67.3.32

klus kalium

alah regulasi

da daun yang

mlah kalium

nyaknya kali

ium dalam b

lium yang d

am penukara

Gamba

mber utama

da pupuk k

aman. Pupuk

tanah. Kaliu

ng ditambah

utan kalium

aman atau la

ah. Kalium

hampir selu

i osmosis tan

g sehat. Kali

yang terdap

ium ditukar

bentuk yang

ditunjukkan

an. Siklus ka

ar 2.5 Siklus

kalium ada

andang, kal

k kandang d

um dalam lar

hkan ke tana

m pada tana

aju kalium y

tergantikan

uruhnya inor

naman. Hal

um yang dia

pat dalam tan

dengan kal

g dapat dituk

dengan clay

alium dapat

s Kalium (Int

alah pupuk d

lium tidak

dan pupuk ka

rutan tersedi

ah, iklim da

ah akan me

yang terlengk

n oleh ion

12

rganik. Pera

itu berkisar

ambil, ditaha

nah relatif se

lium yang d

kar dengan b

y minerals

dilihat dalam

ternational P

dan garam s

tetap ke ko

alium berkon

ia pada tana

an sejarah pe

engindikasik

kapi lagi dar

negatif dari

an utama ka

antara 1.6 s

an dan dikelu

edikit tetapi

dilengkapi la

bertindak seb

(lattice-K) m

m Gambar 2

Plant Nutritio

sulfat. Tidak

omponen la

ntribusi bany

aman. Jumla

enanaman. O

kan jumlah

ri bentuk lain

i bahan org

alium pada

ampai 2.5%

uarkan dalam

dekat keseti

agi. Tanah ju

bagai sumbe

menjadi ben

.5.

on Institutio

k seperti nitr

ain, dan siap

yak pada ket

ahnya tergan

Oleh karena

kalium yan

n dari kalium

ganik dan m

organisme h

% dari daun k

m bentuk ion

imbangan de

uga mengan

er untuk tana

ntuk yang m

n, 2002).

rogen dan f

p tersedia u

tersediaan ka

ntung pada p

a itu, penguk

ng tersedia

m yang tersed

mineral di t

hidup

kering

n K+.

engan

ndung

aman.

mudah

fosfat,

untuk

alium

pupuk

kuran

pada

dia di

tanah.

B.67.3.32

13

Kemudian kalium diserap oleh tanah dalam bentuk K+, dimana ekstraksi asam dapat

mengukur jumlah total kalium yang terkandung di tanah. Kalium ditemukan di sekitar

jaringan stuktur clay material dan terlepas perlahan menjadi bentuk yang dapat tergantikan.

Ketika sejumlah kalium dalam pupuk ditambahkan ke tanah, kalium tersebut dapat hilang

karena leaching yang merupakan resiko bagi tanah tersebut.

Pupuk kalium yang paling umum digunakan adalah potassium chloride yang memiliki

analisis 0-0-60 atau 0-0-62 (Tabel 2.5). Potassium chloride dapat juga dicampur dengan

pupuk nitrogen dan fosfat untuk memproduksi pupuk dengan formulasi 10-30-10, 6-24-24

dan sebagainya.

Tabel 2.5 Persentase nutrisi dalam pupuk Kalium (McKenzie, 2000).

Nutrisi - % berat

Nama N P205 K20 S Penjelasan Potassium chloride

0 0 60 0 Pupuk Kalium yang paling umum dan biasanya paling murah 0 0 62 0

Potassium sulphate

0 0 50 18 Mengandung sulfur sebaik kalium

Potassium nitrate

13 0 37 0 Biasa digunakan untuk tanaman buah dan sayuran

Sul-Po-MagTM

0 0 23 16 Pupuk khusus, mengandung magnesium

Berdasarkan soil test Kalium, direkomendasikan banyaknya pupuk Kalium yang perlu

ditambahkan pada tanaman. Hal ini dapat dilihat pada Tabel 2.6.

B.67.3.32

14

Tabel 2.6 Pupuk Kalium yang direkomendasikan berdasarkan soil test Kalium

(McKenzie, 2001).

Soil Test Potassium (K) (kedalaman 0-15 cm)

(lb/ac) ppm

Pupuk Kalium (K2O) yang direkomendasikan

(lb/ac)

0 - 50 240 - 260

50 - 100 165 - 180

100 - 150 115 - 125

150 - 175 75

175 - 200 50

200 - 225 25

di atas 225 0

d. Sulfur (S)

Sulfur merupakan nutrisi makro yang keempat, tetapi merupakan nutrisi ketiga tersedikit

ditemukan di padang rumput. Walaupun demikian, tanah jarang mengalami kekurangan

sulfur karena air irigasi mengandung sulphate sulphur. Rata – rata sebanyak 30 lb/ac dari

sulfur yang tersedia pada tanaman ditambahkan ke tanah dalam 12 in air irigasi (Lee,

2006).

Sulfur penting untuk pembentukan protein, enzim dan vitamin. Selain itu, sulfur membantu

atau merangsang pembentukan klorofil sehingga daun lebih hijau, pertumbuhan akar dan

produksi biji serta meningkatkan ketahanan terhadap dingin.

B.67.3.32

15

2.2.2 Nutrisi Mikro

Nutrisi mikro diantara adalah boron, tembaga, klorida, besi, mangan, molibdenum, dan

seng. Boron membantu penggunaan nutrisi tanaman dan mengatur nutrisi lainya. Selain itu,

boron juga berperan dalam produksi gula dan karbohidrat serta penting bagi pertumbuhan

buah dan biji.

Tembaga penting dalam proses reproduksi tanaman serta membantu dalam metabolisme

akar dan utilitas protein. Penambahan tembaga sebaiknya dilakukan bila cereal tumbuh di

tanah dengan tekstur ringan (sands, loamy sands dan sandy loams) dengan kandungan

bahan organik rendah. Tembaga juga dapat menaikkan pH sampai pH >7.8. Selain itu,

tembaga ditambahkan ketika soil test menunjukkan angka kurang dari 0.4 ppm (0.8 lb/acre

pada kedalaman 0-6” atau1.2 lb/acre pada kedalaman 0-12”).

Klorida membantu dalam metabolisme tanaman. Klorida biasa ditemukan di tanah. Besi

penting bagi pembentukan klorofil. Biasanya ditemukan di tanah atau dalam bentuk iron

sulfate atau iron chelate Sementara itu, bersama dengan sistem enzim, mangan

mempengaruhi metabolisme karbohidrat dan nitrogen. Sumber mangan ialah dari tanah.

Molybdenum membantu dalam penggunaan nitrogen dengan sumbernya dari tanah.

Seng penting bagi transformasi karbohidrat dan pengaturan konsumsi gula. Selain itu, seng

merupakan bagian dari sistem enzim yang mengatur pertumbuhan tanaman. Sumbernya

berasal dari tanah dan dalam bentuk zinc oxide, zinc sulfate, zinc chelate. Penambahan seng

dilakukan pada tanaman khususnya bayam dan jagung yang sistem irigasinya kurang dan

tumbuh di tanah dengan tekstur ringan (sands, loamy sands dan sandy loams) dengan

kandungan bahan organik rendah. Seng dapat menaikkan pH sampai dengan pH >7.8.

Selain itu, seng ditambahkan ketika soil test menunjukkan angka kurang dari 0.5 dan 0.25

ppm (1 lb/acre pada kedalaman 0-6” atau 2 lb/acre pada kedalaman 0-12”)

B.67.3.32

16

2.3 Kekurangan Nutrisi pada Tanaman

Tanaman yang kekurangan nutrisi, baik nutrisi makro atau nutrisi mikro dapat mengalami

gejala – gejala kekurangan. Tabel 2.7 menunjukkan gejala – gejala kekurangan pada

tanaman.

Tabel 2.7 Gejala – gejala kekurangan nutrisi pada tanaman (Calpas, 2003) Element Symbol Type Symptoms of Deficiency

Nitrogen N macronutrient Plant light green, lower (older) leaves yellow.

.Phosphorus P macronutrient Plant dark green turning to purple.

Potassium K macronutrient Yellowish green margins on older leaves.

Magnesium Mg macronutrient Chlorosis between the veins on older leaves first, turning to necrotic spots, flecked appearance at first.

Calcium Ca macronutrient Young leaves of terminal bud dying back at tips and margins. Blossom end rot of fruit (tomato and pepper).

Sulfur S macronutrient Leaves light green in color. Iron Fe micronutrient Yellowing between veins on

young leaves (interveinal chlorosis), netted pattern.

Manganese Mn micronutrient interveinal chlorosis, netted pattern

Boron B micronutrient Leaves of terminal bud becoming light green at bases, eventually dying. Plants "brittle."

Copper Cu micronutrient Young leaves dropping, wilted appearance.

Zinc Zn micronutrient interveinal chlorosis of older leaves.

Molybdenum Mo micronutrient Lower leaves pale, developing a scorched appearance

B.67.3.32

17

2.4 Pupuk Berpelepasan Lambat

Pupuk berpelepasan lambat (slow release) didefinisikan sebagai pupuk yang pelepasan

komponen – komponennnya ke dalam tanah berlangsung dalam waktu relative lama

sehingga memungkinkan penyerapan dan pemanfaatan optimal zat – zat akifnya oleh

tanaman. Dengan demikian efisiensi pemanfaatan pupuk dapat ditingkatkan kerena

kehilangan komponen – komponen melalui berbagai peristiwa seperti runoff, volatilisasi,

denitrifikasi dan leaching dapat dikurangi. Selain itu, frekuensi pemberian pupuk mungkin

bisa berkurang.

Di dalam proses pelapisan, pupuk dilapisi oleh resin, membran polimer, dll. Ketika pupuk

tersebut dikontakkan dengan air, air akan melewati membran dan dan melarutkan sejumlah

pupuk. Pupuk yang dilapisi akan membesar dan bentuk pupuk tersebut menjadi elips.

Pupuk yang telah larut tersebut akan berdifusi melalui membran menuju larutan yang

berada di luar. Laju difusi ditentukan oleh ketebalan membran dan laju difusi akan relatif

tetap ketika pupuk tersebut telah lepas sebanyak 2/3 bagian.

Laju pelepasan pupuk dapat dikategorikan dalam konsep berpelepasan lambat jika

memenuhi criteria sebagai berikut (Trenkel, 1997):

1. Tidak lebih dari 15% komponen dilepaskan dalam 24 jam.

2. Tidak lebih dari 75% komponen dilepaskan dalam 28 hari.

3. Paling sedikit 75% komponen dilepaskan pada stated release time.

Kriteria – kriteria tersebut berlaku pada temperatur 25oC.

B.67.3.32

18

2.5 Jenis Coating untuk Pupuk Tablet

Di dalam proses pelapisan pada pupuk, terdapat beberapa jenis pelapis yang digunakan

untuk mengatur proses pelepasan nutrisi ke dalam tanah. Pelapis tersebut diantaranya:

1. Sulfur

2. Polimer (seperti polyolefin, resin urea - formaldehid, polyethilen, polyester, dll)

3. Garam asam-lemak (seperti Ca-stearate)

4. Lateks, karet, lilin

5. Ca+Mg Phosphate, Mg-oxide, Mg-ammonium phosphate+ Mg potassium

phosphate

6. Phophogypsum

7. Peat

8. Tanah liat.

Jenis pelapis yang banyak digunakan untuk melapisi pupuk yaitu sulfur dan polymer.

Faktor utama yang dijadikan pertimbangan untuk pemilihan sulfur dan polymer karena

lebih ekonomis dibandingkan dengan jenis coating yang lainnya. Tanah liat juga dapat

dijadikan coating karena tanah liat yang memiliki sifat semi permeabel dan mudah

didapatkan di Indonesia.

2.5.1 Sulfur sebagai pelapis

Sulfur dapat dijadikan sebagai pelapis karena sulfur merupakan membran yang

impermeable sehingga sulfur akan tereduksi secara bertahap. Konsentrasi NPK dalam

lapisan sulfur dan kecepatan pelepasannya akan bervariasi tergantung tebal pelapis yang

digunakan dan kemurnian masing-masing komponen yang digunakan. Keunggulan

menggunakan sulfur sebagai pelapis yaitu sulfur merupakan produk dengan harga yang

murah, sulfur merupakan nutrisi yang dibutuhkan oleh tanaman, dan pelapis yang paling

banyak digunakan sekarang ini adalah sulfur (Trenkel, 1997).

B.67.3.32

19

2.5.2 Polimer sebagai pelapis

Pelapis yang digunakan di dalam pelapisan pupuk yaitu senyawa organik seperti polimer.

Sistem polimer dapat diartikan sebagai sistem matriks inert, yaitu pupuk diperangkap di

dalam inert, sebuah matriks polimer non-degradable, dan laju pelepasannya dikontrol

melalui difusi melalui celah-celah jaringan.

Pelapis jenis polimer dapat dikategorikan menjadi membran semipermeabel atau membran

impermeable dengan pori yang sangat kecil. Nutrisi yang dilepas dengan pelapis polymer

tidak bergantung pada kondisi tanah, seperti pH tanah, salinitas tanah, tekstur, dan redoks

potensial, tetapi bergantung pada temperatur dan kelembapan permeabilitas dari pelapis

tersebut. Dengan demikian, jumlah nutrisi yang dilepas per satuan waktu dapat diketahui

dengan tepat (Trenkel, 1997).

2.5.3 Zeolite, pillared montmorillonite, dan lignin sebagai pelapis

Zeolite dan montmorillonite merupakan senyawa anorganik dan mempunyai kemampuan

penukar ion yang dapat menyebabkan ikatan kimia yang baik antara NH4+ dengan H2PO4

-

di dalam ammonium phosphate . Lignin merupakan senyawa organik dan mempunyai

struktur kimia kompleks tiga dimensi dan mempunyai gugus fungsional yang banyak,

seperti hidroxyl, carboxyl, dan amine. Gugus fungsional tersebut menyebabkan ikatan

kimia yang kuat antara NH4+ dengan H2PO4

- di dalam ammonium phosphate. Interaksi

kimia-fisik antara antara material pelapis dengan ammonium phosphate mengurangi

kristalinitas ammonium phosphate untuk menaikkan kapabilitas anti-fixation dan anti-

leaching sehingga mengakibatkan efek pemupukan yang lama dan penggunaan nutrisi

dengan efisiensi yang lebih tinggi.

B.67.3.32

20

2.5.4 Asam Lemak sebagai pelapis

Controlled-released fertilizer terdiri dari nutrisi inti dan pelapis yang dibuat dari molekul

amphiphilic yang mempunyai bagian hydrophilic dan bagian hydrophobic. Molekul-

molekul amphiphilic dirancang sehingga bagian hydrophilic dapat dengan kuat

berinteraksidengan nutrisi inti untuk meningkatkan adhesi dari pelapis itu terhadap partikel

nutrisi. Bagian hydrophobic berinteraksi dengan bagian permukaan pupuk atau dirinya

sendirin dengan ikatan hydrogen atau afinitas hydrophilic. Selanjutnya molekul-molekul

memiliki bagian hydrophobic yang besar sehingga pelapisnya akan bersifat hydrophobic

untuk menahan uap air dan air jauh dari kontak dengan pupuk.

Molekul amphiphlic yang disiapkan dalam pembuatan pelapis yang memiliki kemampuan

untuk berinteraksi dengan permukaan inti nutrisi pupuk, yang menyediakan lapisan

pelindung terhadap usaha air untuk menembus inti nutrisi. Molekul-molekul amphiphilic

dibuat dari molekul rantai karbon panjang yang terdiri dari 5 hingga 30 karbon, lebih baik

jika terdiri dari 8-22 karbon. Molekul-molekul amphiphilic ini harus memiliki kemampuan

untuk setidaknya berinteraksi dengan inti nutrisi atau satu karbon atau lebih dapat diubah

menjadi gugus fungsional yang dapat berinteraksi dengan inti nutrisi. Molekul-molekul

amphiphilic yang tepat dan murah yaitu terbuat dari asam lemak. Glyserol ester merupakan

salah satu turuan dari asam lemak yang murah sehingga dianjurkan untuk menjadi pelapis

pupuk NPK.

2.5.5 Tanah liat sebagai pelapis

Karakteristik tanah liat bergantung pada kondisi dan komposisi tanah liat tersebut.

Komposisi tersebut bergantung pada keberadaan mineral tanah liat dan keadaan garam

terlarut di dalam tanah liat. Partikel tanah liatt lebih kecil dari 2 micron (2 x 10-3 mm),

beberapa partikel hanya dapat dilihat melalui mikroskop elektron. Tanah liat berlaku seperti

koloid.

Tanah liat merupakan material yang secara alami terdiri dari sebagian besar mineral-

mineral jaringan halus. Jaringan tersebut secara umum berupa plastik dengan komposisi air

B.67.3.32

21

tertentu dan tanah liat akan mengeras jika dikeringkan atau dibakar. Walaupun tanah liat

biasanya mengandung phyllosilicates, tanah liat juga terdiri dari material-material lainnya

yang memperngaruhi plasticity dan mengeras ketika dikeringkan atau dibakar. Di dalam

tanah liat juga dapat mengandung material-material yang tidak mempengaruhi plasticity

dan bahan-bahan organik. Plasticity mengacu pada kemampuan material tersebut untuk

dapat dibentuk ke dalam bentuk lainnya. Plasticity dipengaruhi oleh komposisi kimia dari

material tersebut.

Tanah liat dapat dijadikan sebagai pelapis pada pupuk NPK karena tanah liat memiliki

sifat semi-permeabel, sehingga menahan laju absorbsi air menuju NPK. Keunggulan

menggunakan tanah liat sebagai pelapis yaitu tanah liat merupakan salah satu jenis tanah

yang mengandung mineral-mineral, sehingga selain berfungsi sebagai pelapis, tanah liat

juga memberikan kontribusi sebagai pemasok mineral yang dibutuhkan oleh tanah. Tanah

liat tidak membahayakan lingkungan aplikasi pupuk di dalam tanah, tanah liat merupakan

salah satu jenis tanah yang memiliki komposisi mineral, garam, dan memiliki sifat

plasticity sehingga penggunaan tanah liat sebagai pelapis tidak merusak lingkungan

terutama tanah.

2.6 Metode Pelapisan pada Pupuk Berpelepasan lambat

Sebuah metode diperkenalkan dalam US Patent 6048378 untuk mempersiapkan pupuk

nitrogen berpelepasan lambat dengan ketersedian tanah terhadap nitrogen adalah 80% atau

lebih. Metodenya adalah sebagai berikut:

1. Direaksikan larutan formaldehid, urea dan amonia dengan perbandingan mol 1 :

1,65 : 0,03 dan 1 : 1,85 : 0,3 dengan temperatur 85 – 95oC, tekanan 40 – 1000

mmHg, pH 8 – 9, selama 15 – 45 menit.

2. Ke dalam larutan tersebut ditambahkan acid dehydrating catalyst untuk mengurangi

pH hingga 3 – 4. Katalis harus dicampurkan segera dalam selang waktu 10 – 60

detik. Pada saat reaksi dehidrasi berlangsung pada temperatur tinggi antara 110 –

130 oC sebaiknya waktu reaksi 1 – 10 menit agar 70% nitrogen terkonversi sebagai

B.67.3.32

22

nitrogen berpelepasan lambat dan penguapan air untuk menghasilkan partikulat

padat.

3. Dinetralisasikan partikulat padat hingga pH 6 – 7 untuk menghentikan dehidrasi

sebelum 20% nitrogen berpelepasan lambat bereaksi lebih lanjut membentuk

polimer yang tak larut dalam air panas dan tidak cocok untuk tanaman pada masa

tanamnya.

Salah satu kunci untuk konversi nitrogen berpelepasan lambat yang tinggi adalah

perbandingan mol urea dan amonia yang rendah dibandingkan dengan formaldehid.

Kombinasi yang bagus diberikan oleh perbandingan mol formaldehid, urea dan amonia

dalam rentang 1 : 1,70 : 0,03 dan 1 : 1,80 : 0,10

Sementara itu, menurut US Patent 6663686, metode untuk melapisi material pupuk

berpelepasan lambat dimana nutrisi tanaman dalam bentuk partikulat yang dilapisi coating

dengan reaksi antara campuran polyol, isocyanate dan organic wax diperkenalkan. Coating

melapisi nutrisi tanaman pada rentang 2 – 4 % berat, tergantung berat nutrisi tanaman

tersebut.

Polyol yang digunakan memiliki 2 – 6 gugus hidroksil atau C10 – C22 gugus alifatik.

Sementara yang paling bagus adalah castor oil. Isocyanate yang dipilih berasal dari group

yang mengandung diphenylmethane diisocyanate, toluen diisocyanate, aliphatic isocyantes,

derivatives thereof, polymers thereof dan mixtures thereof. Isocyanate yang memiliki 1,5 –

3,0 group isocyanate per molekul atau mengandung 10 – 50 % NCO maupun polymeric

diphenylmethane diisocyanate juga dapat dipilih. Sementara itu, organix wax dengan titik

leleh 50 – 120 oC dan mengandung C30+ alpha olefin dapat digunakan. Pada campuran,

organic wax memiliki 50% berat, 1 – 25% berat atau 2 – 10% berat berdasarkan kombinasi

berat organic wax dan polyol.Kondisi ini berlangsung pada temperatur 70 – 80oC.

Metode yang tercantum dalam US Patent 6284278 digunakan untuk produksi encapsulated

water-soluble granulated chemicals (pupuk, garam, pestisida, dan sebagainya) dengan

pelepasan yang lambat dalam air dan tanah dengan distribusi seragam dari bahan kimia

B.67.3.32

23

yang termoplastik, biodegradable, dan komposisi polimer inert dalam bentuk granul atau

yang lainnya. Metodenya pembentukan kapsul dengan 15 – 35% termoplastik,

biodegradable, dan komposisi polimer inert adalah sebagai berikut:

1. Dicampurkan komposisi polimer inert

2. Digerus campuran bahan kimia dan polimer inert

3. Dicetak membentuk granul atau tablet

Polimer inert dipersiapkan dengan cara:

1. Polimerisasi dari netralisasi asam karboksilat atau minyak dengan kehadiran agen

penetral, gugus amina, dan plasticizer

2. Proses polikondensasi thiourea dan formaldehid dengan kehadiran gugus amina dan

plasticizer

3. Crosslink ikatan makromolekul dengan gugus yang mengandung sulfur

Metode ini memungkinkan mendapatkan encapsulated chemical dengan 85% target produk

dengan pelepasan sampai 180 hari atau lebih.