NH
3
dari sumber N yang berbeda pada tanah liat tergenang, dan menyatakan bahwa kehilangan NH
3
pada dasarnya terjadi selama sembilan hari pertama setelah pemberian pupuk N. Kehilangan tersebut kecil bila pH tanah di bawah
7,4. Percobaan lapang yang mereka lakukan menunjukkan bahwa kehilangan N setelah pemberian 100 kg Nha dengan cara disebar adalah sebesar 3,8 untuk
ammonium sulfat ZA dan 8,2 dengan pemberian urea. Menurut Vlek dan Stumpe 1978 volatilisasi NH
3
dari tanah yang dipupuk urea lebih besar daripada tanah yang dipupuk ammonium sulfat. Hal ini terjadi karena hidrolisis urea dalam
tanah mendorong terciptanya lingkungan yang ideal untuk volatilisasi, yaitu alkalinitas dan pH yang tinggi. Volatilisasi ammonia berkurang 50 bila pupuk
dimasukkan ke dalam tanah.
2.3.6. Nitrifikasi dan Denitrifikasi
Oksidasi biologi dari N-NH
4 +
menjadi N-NO
3 -
nitrifikasi menghasilkan konversi atau perubahan kation NH
4 +
yang relatif tidak mobil menjadi bentuk anion NO
3 -
yang lebih mobil, yang pada gilirannya anion ini rentan terhadap denitrifikasi. Menurut Kakuda et al. 1999, denitrifikasi merupakan proses utama
kehilangan N dalam tanah sawah. Tanah tergenang merupakan lingkungan yang ideal untuk denitrifikasi karena lingkungan tanah tergenang memiliki suatu
lapisan permukaan teroksidasi yang tipis yang di bawahnya adalah lapisan tereduksi yang tebal. Lapisan tanah teroksidasi mendukung proses nitrifikasi dan
lapisan tanah tereduksi merupakan lapisan tanah yang kekurangan oksigen dan menyediakan bahan organik yang mudah didekomposisi untuk mendukung proses
reduksi bentuk-bentuk N teroksidasi denitrifikasi. Adanya lapisan zona aerob dan anaerob dalam tanah tergenang, begitu juga dalam rhizosfer karena adanya
bagian tanaman padi yang mengangkut O
2
ke rhizosfer, memudahkan terjadinya reaksi nitrifikasi-denitrifikasi. Sebagaimana diketahui bahwa akar-akar tanaman
tersebar dalam tanah permukaan dan tanah di bawah perm ukaan subsurface. Reaksi ini tampaknya terjadi secara serentak. Denitrifikasi dalam rhizosfer
dipengaruhi oleh metabolisme tanaman dan lingkungan tanah Kakuda et al., 1999. Hal ini didukung oleh adanya suplai C dari akar Mahmood et al., 1997.
Eksudat senyawa organik oleh akar-akar yang hidup merangsang respirasi bakteri Klemedtsson et al., 1987. Denitrifikasi tergantung pada senyawa organik yang
berasal dari akar bila suplai C dari tanah terbatas Prade dan Trolldenier, 1990. Namun demikian, pertumbuhan tanaman padi juga berpengaruh terhadap
kehilangan N melalui denitrifikasi, yaitu bahwa serapan N oleh tanaman dapat mengurangi jumlah N yang hilang melalui denitrifikasi.
Ion nitrat NO
3 -
merupakan ion bermuatan negatif sehingga tidak dapat dijerap oleh partikel tanah yang bermuatan negatif dan selanjutnya menjadi sangat
mobil dalam larutan. Bila ion nitrat tidak segera diasimilasi oleh tanaman atau jasad renik assimilatory nitrate reduction, atau hilang melalui pencucian, maka
ion nitrat berpotensi mengalami dissimilatory nitrogenous oxide reduction, suatu istilah yang mengacu pada beberapa jalur mekanisme reduksi nitrat Wiebe et al.,
1981, yang paling umum adalah reduksi nitrat menjadi ammonia dan denitrifikasi. Jasad renik yang bertanggung jawab pada proses denitrifikasi dalam
tanah adalah bakteri heterotrof. Jasad renik ini membutuhkan oksida-oksida N sebagai penerima elektron terakhir dan C-organik sebagai donor elektron, serta
kondisi anaerob. Denitrifikasi adalah proses reduksi bentuk-bentuk N mineral teroksidasi menjadi gas nitrogen, terutama N
2
O dan N
2
, yang dilakukan oleh jasad renik dalam kondisi anaerob, dimana nitrat NO
3 -
bertindak sebagai penerima elektron terakhir atau NO
3 -
direduksi. Proses ini menyebabkan N-NO
3 -
hilang karena dikonversi menjadi gas N
2
O dan N
2.
Jalur pembentukan gas-gas tersebut digambarkan sebagai berikut Firestone, 1982; Ostrom et al., 2000 :
Denitrifikasi : 2 NO
3 -
2 NO
2 -
2 NO N
2
O N
2
Nitrifikasi : O
2
2 NH
4 +
2 NH
2
OH 2 NOH 2 NO 2 NO
2
jalur 1 N
2
O jalur 2 NO
2
Nitrifikasi – Denitrifikasi : O
2
2 NH
4 +
2 NH
2
OH 2 NOH 2 NO 2 NO
2
N
2
O jalur 3
Sifat anaerob tanah tergenang menyebabkan ketidakstabilan NO
3 -
, NO
2
, dan N
2
O yang berperan sebagai penerima elektron terakhir dalam respirasi anaerob berbagai jasad renik heterotrof. Hal ini menyebabkan hilangnya N dari
ekosistem sawah dalam bentuk N
2
dan N
2
O. Di-nitrogen N
2
merupakan produk denitrifikasi yang paling akhir. Peningkatan konsentrasi N
2
O sebagai gas rumah kaca dalam atmosfer dapat menyebabkan terjadinya kerusakan lapisan ozon stratosfer sehingga berpengaruh
terhadap perubahan iklim global Intergovermental Panel on Climate ChangeIPCC, 1994. Terdapat dua mekanisme pembentukan gas N
2
O selama nitrifikasi, yaitu sebagai hasil reduksi NO
2 -
pada kondisi anaerob oleh bakteri nitrifikasi tertentu dan hasil dari berbagai reaksi antara dalam oksidasi NH
4 +
Ritchie dan Nicholas, 1972. Proses nitrifikasi dan denitrifikasi terjadi melalui suatu “pool” nitrat
Gambar 3, dimana nitrat yang terbentuk dalam zona aerob berdifusi ke zona anaerob dan direduksi menjadi N
2
O dan N
2
. Hasil penelitian Russow et al. 2000 dengan menggunakan pelacak
15
N-NO
3 -
menunjukkan bahwa NO
3 -
merupakan pool utama pembentukan N
2
O pada kondisi jenuh air melalui proses denitrifikasi. Penelitian Russow et al. 1996 dengan metode aliran gas
15
N juga menunjukkan bahwa sekitar 60 dari nitrat tanah direduksi menjadi N
2.
Sebaliknya nitrit berada dalam dua pool yang terpisah karena kecepatan transformasinya lebih tinggi
daripada kecepatan difusinya Russow et al., 2000. Kehilangan N dari pupuk N yang diberikan ke dalam tanah melalui
denitrifikasi bervariasi dari 0 sampai 70 Mikkelsen, 1987. Dengan demikian upaya mengendalikan kehilangan N karena denitrifikasi dapat memperbaiki
efisiensi penggunaan pupuk N oleh tanaman padi sawah. Beberapa praktek pengelolaan tanah dan tanaman untuk mengendalikan kehilangan N karena
denitrifikasi telah banyak dilakukan misalnya dengan penempatan pupuk N pada lapisan tanah tereduksi, penggunaan bahan penghambat inhibitor nitrifikasi dan
urease.
NO N
2
O N
2
atmosfer tanah
Zona Aerob Zona Anaerob
BOT NH
4 +
NH
4 +
N
2
N
2
O JALUR NITRIFIKASI
JALUR DENITRIFIKASI
NO
2 -
NO
2 -
pool nitrit
BOT = Bahan organik tanah NO
3 -
pool nitrat
Gambar 3. Model Pasangan Proses Nitrifikasi – Denitrifikasi yang
Menggambarkan Mekanisme Kedua Proses Tersebut dengan Penekanan Khusus pada Pembentukan N
2
O dan N
2
Sumber : Russow et al., 2000.
2.3.7. Kehilangan Nitrogen dari Tanaman
