NBPT, DMPP, dan Coating Polimer: Teknologi untuk Mengurangi Kehilangan Hara dan Risiko Sanksi Regulasi

Angka pemborosan nitrogen itu nyata: studi agroekosistem memperkirakan rata-rata ~20–30% N yang diaplikasikan lenyap melalui volatilisasi (NH₃ ke udara), leaching (NO₃⁻ ke air), dan denitrifikasi (N₂O) (grdc.com.au) (ncbi.nlm.nih.gov). Dampaknya ganda: nilai pupuk menguap, lingkungan tertekan (pencemaran nitrat, emisi NH₃/N₂O).

Tekanan regulasi terus naik. Banyak negara mengikat baku mutu nitrat air minum ≈50 mg/L NO₃⁻ (acuan WHO), dan komitmen iklim Paris/Kyoto menuntut pemangkasan N₂O dari pertanian. Jerman bahkan mewajibkan seluruh urea yang dijual menggunakan urease inhibitor (atau harus dibenamkan) untuk menekan NH₃ (mdpi.com). Indonesia belum mewajibkan, namun komitmen nasional untuk mengurangi N₂O/NH₃ dan menjaga kualitas air mengisyaratkan kontrol lebih ketat di depan.

Di Asia basah (mis. sawah), bentuk amonium (NH₄⁺) dominan; di lahan kering/irigasi, kehilangan nitrat lebih signifikan. Prinsip dasar tetap 4R (right source, rate, time, place), tapi EEF—additives (bahan tambahan) atau coating—langsung menekan jalur hilang tersebut. Tiga porosnya: urease inhibitors, nitrification inhibitors, dan controlled-release fertilizers (CRF).

Urease inhibitor dan risiko volatilisasi

Urease inhibitor seperti NBPT, NPPT, PPD menghambat enzim urease yang menghidrolisis urea menjadi amonium. Hasilnya, konversi urea di permukaan tanah melambat sehingga NH₃ volatilization (hilangnya amonia ke udara) turun tajam; jeda ini memberi waktu hujan/irigasi membenamkan urea ke tanah (grdc.com.au) (teagasc.ie).

Efeknya tegas di lapangan: protected urea (urea ber-NBPT) hanya kehilangan ~3,3% N sebagai NH₃ vs ~15,5% pada urea biasa—reduksi volatilisasi ~79% (teagasc.ie). Di padang rumput, protected urea menghasilkan biomassa ~13% lebih tinggi dibanding urea tanpa inhibitor (teagasc.ie).

Bukti lokal: uji di kebun sawit gambut Indonesia menunjukkan “no N loss for about 30–50%” lebih rendah pada NBPT-urea ketimbang urea biasa, dan aplikasi NBPT serta DMPP menaikkan hasil TBS (journal.ugm.ac.id). Meta-analisis gabungan urease+nitrification inhibitors menunjukkan kenaikan hasil ~7,5% (grand mean) dan NUE (nitrogen use efficiency/efisiensi penggunaan N) ~12,9% (researchgate.net), dengan efek NBPT sangat menonjol di tanah alkali (pH ≥8) (researchgate.net).

Dari sisi emisi, memangkas NH₃ ~80% juga menekan polusi udara lokal dan pembentukan sekunder N₂O; protected urea selaras dengan aturan kualitas udara/air.

Biaya? Premi NBPT biasanya ~3–10% dari harga urea. Analisis Teagasc menunjukkan protected urea memasok “effective N” yang sama pada laju aplikasi ~12% lebih rendah (teagasc.ie). Contoh: untuk setara N tanaman 50 kgN/ha sebagai NBPT-urea (biaya €109) vs urea biasa 57 kgN (biaya €118), selisih ~€9/ha itu menutup biaya inhibitor, dengan asumsi hanya ~6 kgN/ha yang terselamatkan (teagasc.ie). Dalam praktik, NBPT-urea kerap “membayar dirinya sendiri” lewat hasil yang lebih tinggi dan lebih sedikit aplikasi ulang (teagasc.ie). Pada operasi blending atau aplikasi cair, injeksi additive yang presisi dengan alat seperti dosing pump memudahkan kontrol dosis inhibitor di lapangan.

Nitrification inhibitor dan risiko leaching

Nitrification inhibitors seperti DMPP, DCD, Nitrapyrin menghambat bakteri tanah (Nitrosomonas) yang mengoksidasi NH₄⁺ menjadi NO₂⁻/NO₃⁻. Dengan menahan N lebih lama dalam bentuk amonium, konversi ke nitrat melambat sehingga leaching dan denitrifikasi (serta N₂O) menurun pada periode rawan (wikis.ec.europa.eu). Aplikasinya ditambahkan pada pupuk berbasis amonium (urea, ammonium-sulfate) atau dicampur dengan urea; retensi NH₄⁺ efektif bertahan beberapa minggu.

Daya guna bergantung kondisi. Di tanah kering/drainase baik, nitrifikasi alami lambat dan inhibitor kurang berdampak. Namun di tanah basah/struktur buruk, DMPP/DCD dapat memotong rugi signifikan. Rata-rata, kombinasi urease+nitrification inhibitors meningkatkan hasil ~7,5% dan NUE ~12,9% (researchgate.net). Nitrification inhibitor sendiri kerap menaikkan hasil gandum/jagung kisaran 5–10% pada kondisi irigasi atau input N tinggi (researchgate.net) (researchgate.net). Pada sawit tropis, ammonium-sulfate + DMPP menurunkan kehilangan N daun dan menaikkan hasil TBS dibanding pupuk tanpa perlakuan (journal.ugm.ac.id).

Pengurangan rugi lingkungan dapat besar pada kondisi tepat: DMPP dilaporkan memangkas leaching nitrat 20–50% dan emisi N₂O 30–70% pada kondisi kelembapan tinggi (tergantung tanah/cuaca/dosis) (wikis.ec.europa.eu) (researchgate.net). Jika tanah kering/beroksigen tinggi, efeknya kecil (sejumlah studi NZ melaporkan perubahan minimal). Artinya, ROI paling kuat di lahan rawan genangan, perched water table, atau irigasi berat.

Biaya dosis inhibitor rendah (sering ~0,2–1% bobot pupuk), sehingga hanya menambah beberapa dolar per ton pupuk. Namun GRDC menekankan “peningkatan hasil biasanya lebih kecil daripada reduksi rugi”, jadi profit bergantung ketepatan sasaran. Contoh Australia: urea + inhibitor menekan rugi dan menaikkan serapan N, tetapi manfaat ekonomi bergantung apakah N terselamatkan tersebut mendorong hasil yang cukup (grdc.com.au). Di lanskap Indonesia dengan leaching tinggi (kebun lahan tinggi, gambut), penambahan NI—mis. DMPP 0,5–0,8% sebagaimana uji (journal.ugm.ac.id)—biasanya meningkatkan NUE. Karena tidak memberi keunggulan di tanah kering, penargetan agronomis menjadi kunci.

Controlled-release fertilizer dan sinkronisasi pelepasan

CRF (controlled-release fertilizers) adalah pupuk (sering urea atau N majemuk) yang dilapisi polimer semi-permeabel atau sulfur; nutrien berdifusi perlahan, menyinkronkan pelepasan N dengan kebutuhan tanaman (mdpi.com). Ini menahan lonjakan nitrat/amonium di tanah dan mengurangi volatilisasi serta leaching selama coating utuh. Produk tipikal merilis 2–12 bulan, tergantung ketebalan coating dan suhu.

Efektivitasnya luas. Meta-analisis jagung menunjukkan CRF menaikkan NUE rata-rata 24% dan menurunkan N₂O 24%, NH₃ 39%, serta rugi nitrat 27% dibanding pupuk konvensional (mdpi.com). Uji lapangan menunjukkan laju CRF yang diturunkan (75–168 kgN/ha vs standar 269 kgN/ha) dapat menyamai atau melampaui hasil, daun N, biomassa, dan LAI pupuk konvensional (mdpi.com); sebuah studi Florida mencatat “none of the CRF treatments” menunjukkan lonjakan nitrat akhir musim yang terlihat pada urea konvensional (mdpi.com).

Di Tiongkok, studi jagung 3 tahun (210 kgN/ha CRF vs urea) melaporkan +16,7% hasil dan +21,1% NUE dengan CRF (mdpi.com). Pada jagung musim panas, resin-coated urea memberi ~10–14% hasil gabah lebih tinggi dibanding urea biasa (ncbi.nlm.nih.gov), sekaligus memangkas NH₃ volatilization 51–91% (ncbi.nlm.nih.gov). Leaching nitrat juga dibatasi di zona perakaran dalam (mdpi.com).

Harga adalah tantangan utama: pupuk berlapis polimer ~2× harga urea biasa (ncbi.nlm.nih.gov). Namun CRF sering cukup satu aplikasi per musim (vs split), menghemat tenaga dan BBM; sebuah studi menemukan satu aplikasi CRF memangkas biaya tenaga kerja pemupukan hingga separuh (mdpi.com), dan laporan lain melaporkan pengurangan tenaga kerja 50–75% menggunakan CRF (mdpi.com). Beberapa kajian menunjukkan pengurangan total pemakaian pupuk 24–62% melalui blending dan rasio manfaat‑biaya naik 0,3–0,5 dibanding urea tak berlapis (mdpi.com). Dalam jagung, penghematan tenaga kerja bahkan menyeimbangkan premi harga CRF (Zhang et al., mdpi.com), dan Shivay et al. melaporkan laba lebih baik pada gandum vs prill urea.

Aturan praktis: bila CRF bisa memberi ≥10–15% tambahan hasil pada dosis N sama (sebagaimana terlihat pada uji ncbi.nlm.nih.gov, mdpi.com), tambahan output dan hemat aplikasi dapat membayar premi. Jika tidak, pendekatan campuran (mis. 50:50 coated:plain urea) bisa menangkap sebagian manfaat; Yao et al. melaporkan campuran 1:1 menghemat 24–62% biaya pupuk dan 75% tenaga kerja vs urea biasa, dengan hasil terjaga (mdpi.com).

Perbandingan efektivitas lintas jalur kehilangan

• NH₃ volatilization: urease inhibitor unggul. NBPT‑urea ~3% N hilang vs ~15% pada urea biasa (teagasc.ie). CRF juga menurunkan NH₃ (meta: ~39% reduksi, mdpi.com). Nitrification inhibitor tidak langsung memengaruhi NH₃ (NH₄⁺ bisa meningkat jangka pendek).
• Leaching nitrat: nitrification inhibitor menonjol—sering memangkas rugi hingga setengah pada kondisi leaching. CRF juga membatasi NO₃⁻ (reduksi 24% di uji, mdpi.com). Urease inhibitor bekerja lebih hulu sehingga dampak ke NO₃⁻ hilir kecil.
• Emisi N₂O: nitrification inhibitor menurunkan N₂O (~20–30% di sistem tanaman; berbagai meta), CRF juga (~24%, mdpi.com). Urease inhibitor sedikit berpengaruh pada N₂O.
• Hasil/NUE: urease+nitrification inhibitors memberi kenaikan hasil moderat (~7–8%) (researchgate.net). CRF kerap ≥10% lebih tinggi karena menghindari stres akhir musim (mdpi.com, ncbi.nlm.nih.gov). Sistem padi/gandum melaporkan hingga +23% (padi) atau +15% (gandum) pada urea berlapis (researchgate.net).

Faktor musim, tanah, dan kombinasi teknologi

Pilihan terbaik mengikuti risiko utama. Di tanah alkali/kering (volatilisasi tinggi), urea ber‑NBPT memberi pengembalian tertinggi (researchgate.net, teagasc.ie). Di tanah lembap/tergenang/berpasir (leaching/denitrifikasi), NI seperti DMPP krusial. CRF bekerja luas karena memperlambat semua jalur rugi, dan unggul saat sinkronisasi uptake tanaman sulit diprediksi (mis. aplikasi tunggal, drip/irigasi) (mdpi.com, mdpi.com). Banyak operator menumpuk (stack) alat ini: rekomendasi 4R mempertimbangkan NBPT‑urea di tanah pH tinggi, menambah DMPP pada kondisi becek, atau memakai formulasi berlapis polimer yang mengandung NI.

Ekonomi adopsi di tingkat lahan

Urease inhibitor (NBPT): premi kecil, kerap impas hanya dengan mencegah beberapa kg/ha N hilang (teagasc.ie). Protected urea berbiaya “effective N” terendah setelah volatilisasi berkurang (teagasc.ie). Secara umum, NBPT meningkatkan margin, terutama saat N mahal/langka atau NH₃ loss >~10–15% N terapan. Dalam studi Australia/Selandia Baru, NBPT‑urea mengalahkan urea mentah cukup untuk membenarkan biayanya (22). Di Indonesia, NBPT‑urea sudah dipasarkan (padi/sawit); uji lokal menegaskan kenaikan hasil cukup untuk menutup biaya kecilnya (journal.ugm.ac.id, journal.ugm.ac.id).

Nitrification inhibitors: biaya per ha kecil (tergantung dosis, sering < bobot 1% pupuk). ROI situasional; di lahan dengan rugi NO₃⁻/N₂O rendah, biaya ekstra bisa tak kembali sebagai hasil. Namun pada curah hujan tinggi/berpasir, N yang terselamatkan menaikkan hasil dan laba. Pertimbangan kebijakan juga penting—penalti nitrat/N₂O memperkuat manfaat. Evaluasi per bidang sangat dianjurkan (uji air/tanah atau plot kecil dengan NI) (grdc.com.au).

Controlled-release fertilizers: harga 2–3× urea biasa (ncbi.nlm.nih.gov). Penghematan tenaga kerja (satu aplikasi), potensi pemangkasan dosis N via kenaikan NUE ~20–25% (mdpi.com), dan kenaikan hasil menjadi penentu. Secara ekonomi, kalkulasinya: (ΔHasil×harga) + (N terselamatkan + tenaga kerja + biaya alat) harus melampaui premi. Beberapa studi menunjukkan kenaikan rasio manfaat‑biaya 0,3–0,5; CRF paling untung untuk komoditas bernilai tinggi atau saat tenaga kerja mahal. Jika CRF penuh terlalu mahal, campuran (mis. 1:1) menangkap banyak manfaat dengan biaya lebih rendah (mdpi.com).

Insentif regulasi juga relevan: penggunaan inhibitor/CRF membantu memenuhi baku mutu (mis. batas nitrat air, emisi amonia) dan bisa memenuhi skema “green” atau premi pembeli. Sebuah dairy di NZ menemukan nitrification inhibitor menguntungkan di bawah aturan leaching nitrat yang lebih ketat.

Ringkasan rekomendasi berbasis data

• Selaraskan alat dengan jalur rugi: gunakan NBPT‑urea saat volatilisasi NH₃ tinggi (aplikasi permukaan, tanah kering/alkali); gunakan nitrification inhibitor saat kondisi becek atau tanah kasar rawan leaching/denitrifikasi; gunakan CRF saat perlu pelepasan fleksibel dan pengurangan operasi lapang (mdpi.com, teagasc.ie).
• Hitung profitabilitas: bandingkan biaya ekstra dengan N terselamatkan dan kenaikan hasil. Banyak panduan (mis. Teagasc) menunjukkan contoh di mana penghematan beberapa kg/ha N saja sudah menutup biaya inhibitor. CRF butuh manfaat lebih besar (tenaga kerja/hasil) untuk impas.
• Integrasikan dengan agronomi: waktu aplikasi penting. NBPT‑urea sebelum hujan meningkatkan efektivitas; CRF tetap bisa di-split bila waktu serapan bergeser (grdc.com.au, mdpi.com).
• Monitor hasil: uji jaringan/daun atau plot kecil untuk memastikan hasil/serapan N membaik. Turunkan dosis N bila NUE naik signifikan—sejumlah meta menyiratkan kebutuhan N dapat dipangkas ~10–20% dengan teknologi ini sembari menjaga hasil (mdpi.com, ncbi.nlm.nih.gov).

Kesimpulannya, mencocokkan tanah dan musim dengan EEF yang tepat memungkinkan pemulihan porsi N yang sebelumnya hilang—sering menaikkan profitabilitas efektif 5–15%. Menerapkan NBPT pada seluruh urea dapat memangkas kehilangan amonia ~70–80% (teagasc.ie), sementara nitrification inhibitor atau CRF dapat mengurangi leaching dalam besaran serupa, selaras dengan tuntutan kualitas air/udara. Dengan basis angka-angka di atas, seorang agronom dapat menghitung ROI spesifik lokasi—umumnya positif bila hanya sebagian kecil N berhasil diselamatkan (researchgate.net, mdpi.com, ncbi.nlm.nih.gov, grdc.com.au, wikis.ec.europa.eu, journal.ugm.ac.id, journal.ugm.ac.id, mdpi.com, teagasc.ie).