Simulation of Nitrogen Release from Chitosan/Local Organic Fertilizer Composite as Slow-Release Fertilizer

Abstract

The application of conventional fertilizer, especially for inorganic fertilizer, has low efficiency due to the fast release of its nutrients into the environment. Also, it has a high operating cost caused by multiple fertilization processes in one of the planting periods. One of the possibilities to overcome this limitation is applying organic fertilizer as a slow-release fertilizer (SRF). The objective of this research is to prepare SRF by modifying the formulation of local organic fertilizer with chitosan as a binder. The rate of the nitrogen release was studied and simulated with MATLAB. The result shows that the nitrogen loss by water leaching decreased up to 85% in chitosan/organic fertilizer rather than the fertilizer without chitosan. By MATLAB simulation, the release of nitrogen has followed the proposed mathematical model in which the mass transfer occurred dominated by diffusion mechanism with the diffusivity coefficient of 1.61x10-5 cm2/s.Keywords: chitosan; organic fertilizer; slow-release fertilizer A B S T R A KPenggunaan pupuk anorganik masih memiliki efisiensi rendah yang disebabkan oleh cepatnya pelepasan nutrisi pupuk ke lingkungan sehingga nutrisi tersebut tidak dapat terserap baik oleh tanaman. Selain itu, aplikasi pupuk anorganik yang berulang dalam satu periode tanam berdampak pada peningkatan biaya operasional. Salah satu metode untuk mengatasi permasalahan tersebut adalah dengan menggunakan pupuk lepas lambat (slow-release fertilizer) atau dengan menggunakan pupuk organik. Tujuan pada penelitian ini adalah dengan mengombinasikan dua metode tersebut yaitu dengan memodifikasi formulasi dari pupuk organik lokal dengan penambahan kitosan sehingga dapat diperoleh pupuk organik yang memiliki sifat lepas lambat. Laju pelepasan nitrogen dari pupuk yang dihasilkan kemudian dianalisis dan disimulasikan dengan software MATLAB. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nitrogen yang hilang pada komposit pupuk organik-kitosan melalui water leaching menurun hingga 85% jika dibandingkan dengan komposit pupuk organik tanpa kitosan. Hasil simulasi MATLAB juga menunjukkan bahwa laju pelepasan nitrogen pada pupuk mengikuti model matematika yang diusulkan yaitu dengan mekanisme difusi, nilai koefisien difusivitas yang diperoleh adalah sebesar 1,61×10-5 cm2/s.Kata kunci: kitosan; pupuk lepas lambat; pupuk organik

Slow-release Fertilizer Application on Silk (Falcataria moluccana Miq.) and Rice (Oryza sativa L.) Plant Growth and Yield in Agroforestry System

“…Ranking as the second most bioavailable natural fiber following cellulose, CS possesses non-toxic and biodegradable characteristics, ensuring its safe utilization (Sharif et al 2018). Some research results related to CS-SRF in plants indicate slow-release properties, the ability to absorb water, maintain soil moisture, and increase crop production (Handayani 2014;Essawy et al 2016;Nayan et al 2018;Maharani et al 2018;Istiani et al 2020;Pimsen et al 2021;Eddarai et al 2022). CS-SRF experiments on sengon and rice planted with different planting patterns must be carried out to identify the highest plant growth.…”