Peranan kimia dalam pertanian

 Peranan kimia dalam pertanian

Dalam tulisan ini akan dibahas mengenai peranan kimia dalam pertanian yaitu fungsi dan pengaruh unsur hara dala tanah serta macam-macam pupuk buatan. Berikut uraian Peranan kimia dalam pertanian.

1. Fungsi dan Pengaruh Unsur Hara

Pada dasarnya, makhluk hidup, baik manusia, hewan, dan tanaman memerlukan makanan untuk tumbuh dan berkembang biak. Tanaman mengambil makanan dari tanah. Tanah yang gembur dan subur dapat menghasilkan tanaman yang subur (perhatikan Gambar 10.17). Kesuburan tanaman merupakan akibat dari terpenuhinya kebutuhan berbagai senyawa dan mineral, yang disebut unsur hara.

Gambar 10.17 Pemenuhan kebutuhan unsur hara dari pupuk menjadikan tanaman subur.

Unsur-unsur C, H, dan O sebagian besar dikonsumsi dalam bentuk senyawa CO₂ dan H₂O. Senyawa CO₂ diserap dari udara melalui klorofil daun, sedangkan H₂O diserap dari tanah melalui akar. Unsur-unsur lain diserap dari tanah melalui akar. Unsur N terdapat banyak di udara dalam bentuk N₂, tetapi tidak dapat digunakan langsung karena tanaman pada umumnya menggunakan unsur N dalam bentuk senyawa nitrat. Selain itu, pada tanaman kacang tanah, akarnya dapat mengikat langsung gas N₂ dari udara. Unsur N diperlukan tanaman untuk pertumbuhan, terutama untuk pembentukan batang dan daun. Secara khusus, unsur N berguna untuk pembentukan protein, lemak, dan enzim. Kekurangan unsur N dapat menyebabkan tanaman menjadi kurus dan kerdil. Unsur lain yang banyak diperlukan adalah fosfor dan kalium. Unsur fosfor diperlukan tanaman untuk pembentukan akar dan asimilasi tanaman. Kekurangan unsur fosfor dapat menyebabkan tanaman menjadi kerdil dan pertumbuhan juga terhambat. Unsur kalium berguna untuk pembentukan protein dan karbohidrat melalui peningkatan proses fotosintesis bersama-sama dengan unsur Mg. Selain itu, unsur K dapat memperkuat bunga dan buah sehingga dapat meningkatkan produksi tanaman. Kekurangan unsur K dapat menimbulkan daun mengerut dan keriting serta timbul bercak cokelat kemerah-merahan yang akhirnya layu, mengering, dan mati. Selama pertumbuhan, tanaman mengambil unsur-unsur N, P, dan K dari tanah. Tanaman yang tidak dikonsumsi oleh manusia akan mati dan mengembalikan unsur-unsur tersebut ke dalam tanah. Pada lahan tanah yang tanamannya dipanen akan mengalami kekurangan unsur-unsur tersebut. Dengan kata lain, lahan pertanian sudah berkurang kesuburannya. Pada pola pertanian tradisional, para petani menanam polongpolongan guna mengembalikan kesuburan tanah. Hal ini disebabkan akar polong-polongan mampu mengikat nitrogen dari udara dan diubah menjadi senyawa amonia dengan bantuan bakteri tanah. Untuk lahan sangat luas, pola tradisonal dinilai kurang ekonomis. Sebagai upaya pengganti penyediaan unsur hara yang dibutuhkan tanaman, pakar kimia mengembangkan material, dinamakan pupuk.

2. Macam-macam Pupuk Buatan

Tujuan pemupukan adalah untuk menyempurnakan kebutuhan unsur-unsur hara bagi tanaman. Gambar 10.18 merupakan kegiatan pemupukan yang dilakukan manusia untuk menyempurnakan unsur hara yang terkandung di dalam tanah dan bermanfaat bagi tanaman.

Gambar 10.18 Kegiatan pemupukan pada lahan pertanian.

a. Kadar Nitrogen dalam Pupuk

Jenis pupuk nitrogen yang banyak digunakan adalah pupuk urea dan pupuk ZA (amonium nitrat). Kadar nitrogen dalam pupuk urea sekitar 46,7%. Kadar ini cukup tinggi untuk tanaman sehingga penggunaan urea harus tepat. Agar mudah dalam penggunaan pupuk nitrogen perlu diubah dari bentuk padat menjadi pelet seperti pada Gambar 10.19.

Gambar 10.19 Pupuk nitrogen padat di ubah menjadi pelet sehingga mudah disemprotkan.

Tabel 10.4 Kadar Nitrogen dalam Pupuk

Pupuk	Kadar Nitrogen
Urea	±45%
ZA	± 20%

Urea diproduksi melalui reaksi antara amonia dan karbon dioksida pada suhu 140°C dan tekanan 100 atm. Persamaan reaksinya:

2NH₃(g) + CO₂(g) →NH₂CONH₂(s) + H₂O(l)

Dalam air, urea bersifat netral dan mudah larut. Urea dikonsumsi oleh tanaman tidak langsung, tetapi harus diubah dulu menjadi senyawa nitrat oleh bakteri tanah. Pupuk ZA dihasilkan dari reaksi antara amonia dan asam nitrat, persamaan reaksinya:

NH₃(g) + HNO₃(aq) →NH₄NO₃(s)

Pupuk ZA dapat dikonsumsi langsung oleh tanaman. Akan tetapi, kendalanya dalam air, pupuk ZA bersifat asam sehingga tanah menjadi asam. Oleh karena itu, pupuk ZA kurang tepat dipakai sebagai pupuk dasar, kecuali dicampur dengan kapur agar tanah menjadi netral.

Gambar 10.20 Siklus nitrogen di udara

Kedua jenis pupuk nitrogen tersebut menggunakan bahan baku amonia. Di industri, amonia disintesis dari gas nitrogen yang berasal dari udara. Hal ini menunjukkan alam merupakan sumber bahan industri pupuk yang salah satunya siklus nitrogen seperti pada Gambar 10.20.

b. Kadar Fosfor dalam Pupuk

Sumber utama untuk pembuatan pupuk yang mengandung unsur fosfor adalah deposit batuan yang mengandung fosfat, yaitu kalsium fosfat (Ca₃PO₄). Batuan fosfat tidak digunakan langsung sebagai pupuk karena tidak larut dalam air. Batuan fosfat terlebih dahulu diolah dengan menambahkan asam sulfat untuk mengubah bentuk ion PO₄^3– menjadi bentuk ion H₂PO₄^–. Reaksi kimianya:

Ca₃(PO₄)₂(s)+2H₂SO₄(aq)+4H₂O(l)→Ca(H₂PO₄)₂(s)+2(CaSO₄.2H₂O)(s)

Pupuk fosfor yang dibuat dengan cara di atas disebut pupuk superfosfat. Di pasaran, dikenal dengan nama pupuk ES (Enkel Superfosfat). Pupuk ES berupa padatan berwarna keabu-abuan. Pupuk ini kurang diminati petani karena mahal dan kadar fosfornya rendah. Jika asam yang digunakan sebagai pereaksi adalah asam fosfat (H₃PO₄) maka reaksi yang terjadi:

Ca₃(PO₄)₂(s) + 4H₃PO₄(aq) →3Ca(H₂PO₄)₂(s)

Pupuk yang terbentuk dinamakan pupuk TSP (Tripel Superfosfat). Pupuk TSP berupa butiran yang mudah larut dalam air. Oleh karena itu, agar pupuk ini tidak ikut terbawa air hujan, pemakaiannya harus dikubur dalam tanah agak dalam. Pupuk fosfat dapat juga diproduksi dalam bentuk senyawa yang mengandung nitrogen, yaitu senyawa amonium fosfat [(NH₄)H₂PO₄ dan (NH₄)₂HPO₄]. Pupuk ini dibuat melalui reaksi amonia dan asam fosfat.

Tabel 10.5 Kadar Fosfor dalam Pupuk

Pupuk	Kadar Fosfor
ES	±20%
TSP	± 50%

c. Kadar Kalium dalam Pupuk

Jenis pupuk kalium yang beredar di pasaran dikenal dengan nama pupuk KCl dan pupuk ZK. Pupuk ZK adalah senyawa kalium sulfat (K₂SO₄). Kedua jenis pupuk ini berbentuk butiran berwarna putih. Di pasaran, kedua pupuk ini dibedakan menurut kadar kaliumnya karena kedua pupuk ini tidak murni, tetapi mengandung pengotor. Kadar kalium dalam kedua pupuk tersebut dapat dilihat pada Tabel 10.6.

Tabel 10.6 Kadar Kalium dalam Pupuk

Pupuk	Kadar Kalium
ZK 90	±45%
ZK 96	± 50%
KCl 80	± 50%
KCl 90	± 53%

Selain pupuk yang mengandung satu macam unsur hara, masih ada jenis pupuk lain yang merupakan campuran unsur-unsur hara seperti pupuk NP (mengandung unsur N dan P) dan pupuk NPK (mengandung unsur N, P, K). Komposisinya dapat dilihat pada Tabel 10.7.

Tabel 10.7 Beberapa Jenis Pupuk Campuran

Jenis Pupuk	Diamofos	Sendawa	NPK	Nitrofoska	Rustika
Kadar N(%)	20	13	15	16	15
Kadar P(%)	50	–	15	16	15
Kadar K(%)	–	44	10	21	15

Oleh karena unsur K berperan dalam proses fosforilasi bersama-sama dengan unsur Mg maka industri pupuk membuat pupuk campuran yang mengandung unsur Mg. Misalnya, pupuk kalium magnesium sulfat yang mengandung sekitar 25% K dan 10% Mg. Pupuk yang harus dipakai oleh petani bergantung pada kesuburan tanah dan jenis tanaman yang akan diberi pupuk. Oleh sebab itu, sebelum menggunakan pupuk tertentu perlu mengetahui dulu kesuburan tanah (kadar unsur hara yang terdapat dalam tanah) dan jenis tanaman yang akan ditanamnya. Untuk itu, para petani tradisional perlu diberi penyuluhan tentang pemakaian jenis pupuk dan penyuluh perlu meneliti terlebih dulu kadar unsur hara yang terdapat di dalam tanah agar jenis pupuk (kadar unsur hara dalam pupuk) yang akan diberikan cocok dengan jenis tanaman yang akan ditanamnya.

Bahan Kimia untuk Pertanian Organik

Pertanian organik bukan berarti tidak menggunakan bahan kimia. Terdapat beberapa bahan kimia yang diperbolehkan dipakai untuk pertanian organik. Bahan kimia yang diperbolehkan tersebut berasal dari alam sehingga aman digunakan.

Pertanian organik mengimplikasikan bahwa makanan ditumbuhkan dan dihasilkan tanpa campur tangan bahan kimia. Bagaimanapun, sementara buatam pupuk kimia, pestisida, dan herbisida menghilang dari pertanian organik, hal tersebut bukan berarti makanan bebas dari bahan kimia.
Pertanian organik memungkinkan untuk menggunakan bahan kimia yang berasal dari alam. Banyak botani dan mineral yang berasal dari kimia digunakan sebagai pupuk dan pestisida pada produksi organik.
Sementara bahan kimia ini masih berbahaya, bahan kimia ini dipertimbangkan lebih alami daripada bahan kimia yang digunakan petani tradisional. Petani organik biasanya bekerja keras untuk memastikan mereka tidak membutuhkan bahan kimia dengan memulai melalui tanah yang baik dan serangga yang menguntungkan.
Negara berbeda memilki regulasi yang berbeda terhadap bahan kimia yang dapat digunakan agar tetap disebut organik. Berikut merupakan bahan popular yang diperbolehkan digunakan di Amerika Serikat.
1. Neem
Berasal dari pohon yang tumbuh di India, neem merupakan pestisida yang berefek-lambat yang baik digunakan pada hasil pertanian dan bukan untuk dimakan. Neem dapat digunakan untuk mengontrol ngengat gipsi, lalat putih pada ubi ketela, kutu putih, ulat, dan serangga jenis lainnya. Neem tidak bersifat racun terhadap mamalia.
2. Nikotin Sulfat
Bahan kimia ini berasal dari tembakau, nikotin sulfat merupakan racun bagi serangga dan hewan berdarah panas. Pastikan Anda memakai sarung tangan jika menggunakan bahan kimia ini. Nikotin sulfat dapat digunakan untuk membasmi kutu dan tungau laba-laba, tapi jangan digunakan pada bunga.
3. Pyrethrum
Mungkin yang paling sering digunakan sebagai bahan kimia pada perkebunan organik adalah Pyrethrum. Bahan kimia ini berasal dari chrysanthemums. Pyrethrum merupakan insektisida yang kuat dan mampu menaklukan serangga (tetapi tidak diharapkan terbunuh) dengan cepat. Bahan kimia ini sangat aman bagi manusia. Faktanya, beberapa mengatakan, Anda dapat menggunakannua sembari panen. Terdapat versi sintetik Pyrethrum yang tidak digunakan dalam pertanian organik.
4. Rotenon
Rotenone berasal dari tanaman yang termasuk keluarga Leguminoceae. Rotenone digunakan untuk mengontrol ulat memakan ramput.
5. Sabadilla
Sabadilla berasal dari biji lili dipertimbangkan sebagai pestisida organik paling beracun. Pestisida ini sangat efektif untuk ulat, serangga labu, dan bau. Debu sabadilla dapat mengiritasi, jadi gunakan perlindungan jika Anda bekerja dengan pestisida alami ini.
6. Sulfur
Mineral sulfur mungkin adalah pestisida tertua dan digunakan untuk mengobati jamur, karat hawar, busuk buah dan daun. Beberapa serangga seperti tungau laba-laba sensitif terhadap sulfur. Sulfur dapat digunakan seperti bubuk atau cairan. Sulfur dapat mengiritasi mata, tidak berbahaya terhadap manusia dan mamalia lainnya.
Bahan kimia lainnya yang berasal dari alam yang dapat digunakan sebagai pupuk adalah makanan alfalfa, kotoran kelelawar, makanan darah, makanan tulang, dan gypsum. Bahan-bahan tersebut dan aditif lainnya dapat digunakan di tanah dan tanaman yang tumbuh.
Tidak semua bahan kimia yang kita kenal berbahaya bagi pertanian. Anda dapat menelitinya sebelum menggunakan di rumah, di kantor, dan di mana saja