Peruapan nitrogen daripada urea dalam kelapa sawit: mengapa sehingga 42% N yang digunakan hilang ke udara

Urea (46% N) adalah baja nitrogen dominan yang digunakan di seluruh ladang kelapa sawit Malaysia: di estet dan juga kebun kecil: kerana ia adalah yang termurah per unit nitrogen dan mudah didapati melalui rantaian bekalan bersubsidi. Namun, penyelidikan selama beberapa dekad di Malaysia menunjukkan bahawa sebahagian besar urea yang digunakan tidak pernah sampai ke sistem akar kelapa sawit. Kehilangan peliapan ammonia yang dilaporkan daripada urea yang digunakan pada kelapa sawit berkisar antara 11.2 hingga 42% nitrogen yang digunakan: bersamaan dengan 14 hingga 105 kg nitrogen sehektar setahun yang tersejat ke atmosfera.

Pada hujung atas julat ini, hampir separuh daripada kos pembajaan nitrogen terbazir. Bagi estet yang menggunakan urea pada kadar 1.5 kg per pokok per aplikasi (kira-kira 200 kg urea sehektar setahun), kehilangan peliapan bermakna membelanjakan bersamaan 22 hingga 90 kg N sehektar untuk nitrogen yang membaja udara, bukan tanaman. Mengurangkan kehilangan ini adalah salah satu laluan paling langsung untuk meningkatkan kecekapan baja dan mengurangkan kos input dalam pertanian ladang Malaysia.

Kimia peliapan urea

Apabila butiran urea digunakan pada permukaan tanah, enzim urease: dihasilkan oleh bakteria tanah dan terdapat dalam sisa tumbuhan: dengan cepat menghidrolisiskan urea menjadi ammonium karbonat dan kemudian ammonium (NH4+) dan ion bikarbonat. Tindak balas ini meningkatkan pH secara tempatan di sekitar setiap butiran urea kepada 7.5 hingga 8.5, mengalihkan keseimbangan ammonium-ammonia dengan kuat ke arah bentuk gas yang mudah menguap: ammonia (NH3). Gas ammonia meresap dari permukaan tanah ke udara: ini adalah peliapan.

Kadar kehilangan bergantung pada suhu permukaan, kelajuan angin, kelembapan tanah, dan masa antara penggunaan urea dan hujan atau pengairan. Kadar peliapan tertinggi berlaku apabila urea digunakan pada permukaan tanah yang kering atau lembap (tetapi tidak basah) di bawah keadaan hangat dan berangin. Suhu siang hari di Malaysia 28 hingga 35°C semasa cuaca kering mewujudkan keadaan yang hampir optimum untuk aktiviti urease yang cepat dan pelepasan ammonia. Kehilangan puncak berlaku dalam tempoh 24 hingga 72 jam selepas aplikasi, sebelum hujan dapat melarutkan dan membawa urea ke dalam tanah.

Bila peliapan paling teruk di Malaysia

Corak hujan di Malaysia sangat bermusim di sesetengah wilayah dan berselang-seli di mana-mana. Tempoh kering selama 7 hingga 21 hari adalah perkara biasa, terutamanya semasa peralihan monsun barat daya (Jun hingga Ogos) di Semenanjung Malaysia dan semasa tempoh kering yang dipengaruhi El Nino di Sabah dan Sarawak. Ini adalah tempoh di mana aplikasi urea sering kali paling diperlukan: untuk menyokong perkembangan tandan menghampiri puncak tuaian suku ketiga-keempat: dan tepat pada masa kehilangan peliapan paling tinggi.

Penyelidikan dari tapak ladang Malaysia mendapati penurunan hasil yang signifikan apabila urea digunakan semasa tempoh kemarau, disebabkan oleh gabungan penyerapan tanah yang lemah dan peliapan yang tinggi dalam keadaan kering. Paradoks pembajaan semasa kemarau untuk persediaan tuaian: dan kehilangan sebahagian besar ke udara: adalah ketidakcekapan struktur dalam program nutrisi kelapa sawit konvensional yang dapat ditangani sebahagiannya oleh sumber nitrogen organik.

Lereng bukit dan ladang berteres menghadapi risiko peliapan tambahan daripada aliran permukaan. Apabila hujan akhirnya tiba selepas tempoh kering, ia sering turun dengan lebat, menghanyutkan butiran urea yang belum larut dari teres dan ke dalam parit sebelum ia dapat masuk ke zon akar: memburukkan lagi kehilangan udara dengan kehilangan air.

Strategi mitigasi: masa dan formulasi

Strategi pengurangan peliapan yang paling mudah diakses tidak memerlukan perubahan input: gunakan urea segera sebelum ramalan hujan (dalam tempoh 24 jam) atau selepas hujan apabila tanah lembap tetapi tidak terlalu basah. Tanah lembap mempercepatkan pelarutan urea dan pergerakan ke dalam profil tanah sebelum hidrolisis menghasilkan ammonia yang mudah menguap. Pengurus ladang Malaysia dengan pemantauan cuaca yang boleh dipercayai boleh menjadualkan aplikasi untuk sentiasa menangkap tetingkap ini, mengurangkan kehilangan peliapan daripada 30%+ kepada 10 hingga 15%.

Pembahagian aplikasi nitrogen tahunan kepada jumlah yang lebih kerap dan kecil (3 hingga 4 kali setahun berbanding 1 hingga 2) mengurangkan kepekatan urea pada permukaan tanah pada satu-satu masa, mengurangkan fluks ammonia puncak. Walaupun ia meningkatkan tenaga kerja aplikasi, pembahagian juga meningkatkan keseragaman antara bekalan nitrogen dan permintaan tanaman, terutamanya sekitar kitaran perkembangan tandan.

Produk urea bersalut dengan perencat urease atau salutan polimer melambatkan tindak balas hidrolisis, memanjangkan tempoh antara aplikasi dan peliapan. Ujian lapangan membandingkan urea bersalut dan tidak bersalut di Malaysia secara konsisten menunjukkan pengurangan 40 hingga 60% dalam kehilangan ammonia dengan produk bersalut polimer. Kos yang lebih tinggi per unit N sebahagian besarnya diimbangi oleh pengurangan nitrogen yang terbazir.

Sumber nitrogen organik: pendekatan pelengkap

Nitrogen organik: dari kompos, biojisim tanaman penutup bumi, POME, dan perapi biologi: berkelakuan secara asasnya berbeza daripada urea tak organik. Nitrogen organik dimineralkan daripada sebatian organik kompleks oleh mikroorganisma tanah pada kadar yang dikawal oleh suhu tanah, kelembapan, dan aktiviti mikrob. Bekalan pelepasan perlahan yang dimediasi oleh tanah ini secara intrinsik kurang terdedah kepada peliapan kerana ia tidak menghasilkan siraman ammonium permukaan yang mendorong pelepasan ammonia dari urea.

CSB Organico menyediakan nitrogen dalam bentuk terikat organik yang termakmum secara progresif sepanjang musim penanaman. Digabungkan dengan aktiviti mikrob yang dirangsang oleh SoilBoost EA, pemineralan nitrogen organik dapat menyediakan sebahagian besar keperluan nitrogen kelapa sawit: mengurangkan jumlah urea yang diperlukan dan dengan itu mengurangkan jumlah nitrogen yang terdedah kepada risiko peliapan.

Tanaman penutup bumi kekacang termasuk Mucuna bracteata dan Pueraria javanica mengikat nitrogen atmosfera melalui simbiosis Bradyrhizobium mereka, menyumbang 50 hingga 150 kg N sehektar setahun kepada takungan nitrogen organik tanah. Nitrogen ini masuk ke dalam sistem tanaman melalui pemineralan mikrob sisa tanaman penutup bumi: sekali lagi, melalui laluan pelepasan perlahan, peliapan rendah. Di ladang di mana sistem tanaman penutup bumi yang mantap dikekalkan, pengurangan terdokumentasi sebanyak 20 hingga 40% dalam keperluan baja nitrogen sintetik dapat dicapai tanpa penalti hasil.

Kes perniagaan untuk kecekapan nitrogen

Pada harga urea Malaysia semasa dan dengan kehilangan peliapan 25 hingga 35%, sebuah estet yang membelanjakan RM 800 sehektar setahun untuk urea sebenarnya membazirkan RM 200 hingga 280 sehektar untuk nitrogen yang tidak pernah sampai ke tanaman. Melaksanakan pengoptimuman masa, aplikasi berpecah, dan penggantian nitrogen organik separa dapat memulihkan sebahagian besar pembaziran ini. Bagi estet seluas 500 hektar, penjimatan adalah RM 100,000 hingga 140,000 setahun: tanpa mengubah jumlah hektar, jenis tanaman, atau sebarang input lain. Kecekapan nitrogen adalah salah satu peningkatan agronomi pulangan tertinggi yang tersedia.