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 PO43– 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.