Lecture Articles


Nitrogen Dalam Perspektif
Pertanian Berkelanjutan

Khairunnisa Lubis
Fakultas Pertanian
Universitas Sumatera Utara


Pendahuluan

1.Latar belakang

Salah satu konsep yang sangat berkembang dewasa ini adalah bagaimana menciptakan suatu sistem pertanian berkelanjutan dengan mempertahankan bahan organil dan kadar nitrogen pada tanah yang merupakan hal penting bagi peningkatan produksi pangan.

Pertanian berkelanjutan (sustainable agriculture) merupakan sistam pertanian yang berwawasan lingkungan ( co-agriculture) yang sering juga dikenal sebagai pertanian organis. Prinsip dasarnya adalah pertanian dilihat sebagai pengelolaan agro dan ekosistem (Elzakker, dkk, 1993).

Menurut Davis (1992), Pertanian berkelanjutan pada dasarnya berpijak pada dua hal. Pertama, pertanian dilakukan dengan mengambil metafora yang benar. Pertanian didasarkan kepada metafora ekologi, yang menekankan adanya evolusi bersama (co-evolution) dengan tidak mendominasi alam. Penyokong ilmiahnya adalah menemukan tunas lapang agro ekologi yang merupakan suatu upaya untuk membangun kerangka pikiran teori yang luas untuk meneliti siklus mineral, transformasi energi, proses biologi, dan hubungan sosio ekonomi pada+ arus pertanian dengan memperluas fokus, dan memperpanjang horizon waktu penelitian agrokultural.

Kedua, pertanian berkelanjuatan adalah penetuan alat, teknik, teknologi dan Praktek pertanian berkelanjutan mengandalkan lebih banyak pada sumber daya alam dari pada alat-alat berat (David, 1992)

Menurut Elzakker dkk (1993), menyatakan bahwa penggunaan dengan benar asupan luar merupakan pendidikan memperbaiki pengetahuan petani. Dalam sistem ini, kebutuhan asupan luar diturunkan melalui siklus zat hara dan asupan tenaga kerja.

Intensifikasi dari sitem pertanian, diperlakukan tetapi bukan berarti secara otomatis memasukkan lebih banyak bahan kimia. Ada beberapa tumpang sari, pupuk hijau, mendaur ulang menur (kotoran), menanam sesuatu dengan waktu yang berbeda, menggunakan asupan berupa benih dari tanaman leguminosa.

Ide utamanya adalah penganeka-ragaman, berarti menganeka ragamkan dan pergiliran tanaman, dan penganeka ragaman ternak, serta dipusatkan pada pengelolaan optiumum bahan organis dan siklus hara. Penggunaan sistem penanaman yang tepat akan memiliki spesies tanaman yang beraneka ragam yang saling melengkapi satu sama lainnya.

Fenomena alam, menyatakan bahwa atmosfir terdiri dari 79% Nitrogen (berdasarkan volume) sebagai gas padat N2. Namun meskipun demikian, penyediaan makanan untuk kehidupan manusia dan hewan-hewan lainnya lebih dibatasi oleh nitrogen daripada unsur-unsur lainnya. Sebagai gas padat, N2 tidak bereaksi dengan unsur-unsur lainnya untuk menghasilkan suatu bentuk nitrogen yang dapat digunakan oleh sebagian besar tanaman ( Foth, 1991).

Peningkatan penyediaan nitrogen tanah untuk tanaman terdiri terutama dari meningkatnya jumlah pengikatan nitrogen secara biologis atau dengan penambahan pupuk baik sintetis juga non sintetis. Hal ini seolah-olah bertentangan, dimana unsur hara yang diabsorsi dari tanah dalam jumlah terbesar oleh tanaman adalah unsur hara yang sebagian besar sangat terbatas penyediaannya.

Adanya penambahan kesuburan alami dengan pupuk-pupuk komersil merupakan praktik pertnian modern. Walaupun demikian sebagian besar masyarakat modern menolak konsep komersial tersebut dengan alasan bahwa pupuk komersial mengandung bahan-bahan kimia beracun yang berbahaya bagi manusia, hewan dan lingkungan. Kenyataan bahwa nutriea itu memasuki tumbuhan dalam bentuk ion-ion, tidak perduli apakah asal pupuk itu organik atau anorganik (Gardner, dkk, 1991).

Berdasarkan latar belakang tersebut, tulisan ini mencoba mengupas masalah tentang nitrogen dalam perspektif pertanian berkelanjutan (pertanian organis).

Nitrogen

1.Ketersediaan dan Siklus Nitrogen

Nitrogen terdapat di dalam tanah dalam bentuk organik dan anorganik. Bentuk-bentuk organik meliputi NH4+, NO3-, NO2-, NO2, NO dan unsur N. Juga terdapat bentuk lain yaitu hidroksi amin (NH2OH), tetapi bentuk ini merupakan bentuk antara, yaitu bentuk peralihan dari NH4+, menjadi NO2- dan bentuk ini tidak stabil (Hakim, dkk,1991).

Penyediaan ion dalam tanah dapat dipandang dari sudut mineral dengan masukan dan kehilangan dari ekosistem dan laju transfer diantara komponen sistem.

Pendekatan ini berharga bagi nitrogen, dimana masukan karena curah hujan dan fiksasi serta kehilangan akibat pencucian dan denitrifikasi merupakan sebagian besar dari jumlah seluruhnya yang ada dengan siklus sistem tersebut. Untuk ion yang di absorbsi, masukan ini tidak berarti dibandingkan dengan dengan jumlah seluruhnya yang ada, termasuk kehilangana karena pencucian dalam tanah-tanah subur.

Siklus nitrogen adalah kompleks (Gambar 1.) dan kompertemen organik merupakan bagian yang dominan, beberapa macam bakteri terlihat dalam pengubahan NH4+ menjadi NO3+ (Nitrobacter, Nitrosomonas, Nitrosococcus adalah yang paling penting), tetapi kedua bentuk itu dapat diambil oleh banyak tanaman dengan fasilitas yang sama.

Lebih penting lagi adalah produksi NH4+ yang dihasilkan dari bahan organik yang dibawa oleh bermacam-macam fungsi dan bakteri. Perombak dekomposisi ini juga membutuhkan N, tetapi jika bahan mempunyai kandungan N rendah, bahan itu akan dipesatukan ke dalam biomassa dan tidak dibebaskan, sampai penyediaan karbon berkurang ( Fitter dan Hay, 1991).

( Sumber : Fitter dan Hay, 1991)

Gambar 1. Skema Sederhana Siklus Netrogen, Memperlihatkan Sumber dan Cadangan yang Besar dan Proses Utama yang Terlibat.

Rasio Carbon-Nitrogen (C/N) merupakan cara untuk menunjukkan gambaran kandungan Nitrogen relatif . Rasio C/N dari bahan organik merupakan petunjuk kemungkinan kekurangan nitrogen dan persaingan di antara mikroba-mikroba dan tanaman tingkat tinggi dalam penggunaan nitrogen yang tersedia dalam tanah (Foth, 1991).

Faktor utama yang mempengaruhi keputusan pengelolaan mengenai penggunaan dan pemakaian pupuk adalah kehilangan nitrat karena pencucian, denitripikasi dan kehilangan nitrogen sebagai N2, kehilangan amonia karena penguapan (valatilisasi ) (Foth,1991).

Didalam siklusnya nitrogen di dalam tanah mengalami mineralisasi, sedangkan bahan mineral mengalami imobilisasi. Hasil yang diperoleh menunjukan bahwa N yang hilang ke atmosfir merupakan bagian terbesar. Secara teoritis, di simpulkan bahwa N yang terdapat di dalam tanah akan habis terangkut dalam waktu yang sangat lama dan sebagian besar N yang tertinggal didalam tanah sesudah tahun pertama bukan dalam bentuk nitrat tetapi dalam bentuk bahan organik .

Ketersediaan N tanah dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungan seperti iklim dan macam vegetasi yang kesemuanya dipengaruhi oleh keadaan setempat seperti topogrifi, batuan induk, kegiatan manusia dan waktu ( Hakim, dkk,1988 )

2.Beberapa Aplikasi Untuk Mempertahankan Ketersediaan Nitrogen

Bahan organik meningkatkan produktifitas tanah melalui mineralisasi zat-zat hara. Bahan organik mempunyai kapasitas tukar kation yang tinggi, daya ikat air yang tinggi dan mampu meningkatkan sifat fisik tanah.

Penambahan sebagian besar nitrogen secara alami ketanah ditambahkan melalui fiksasi biologis simbiotik dan non simbiotik seperti melalui penamaan tanaman leguminosa ( Tabel 1. ) dan pemberian Azolla ( Tabel 2. )

Bakteri Rhizobium yang hidup secara simbiotik pada bintil akar tanaman leguminosa memfiksasi nitrogen dengan enzim nitrogenase yang berkombinasi dengan molekul dinitrogen (N2) ( Foth, 1991).

Tabel 1 . Kondisi Fisika dan Kimia Tanah di Bawah Aplikasi Stylosanthes dan Tanah Alami

Kondisi

Stylosanthes (selama 3 tahun)

Tanah Alami (lebih dari 3 tahun)

Kandungan N (g/kg)

1,14

0,87

CEC (cmol/kg)

3,24

2,22

Carbon Organik(g/kg)

4,31

2,70

Pulk Dencity (g/cm³ )

1,51

1,66

Total porositas (%)

43,10

37,40

Makro porositas (%)

42,10

36,40

Makro Organisme (%)

34 x 107

12 x 107

( Sumber : Tarawali dan Ikwuegbu, 1993 ).

Dari hasil penelitian Kriangsak (1986), pembenaman azolla menunjukan efektif sebagai sumber nitrogen untuk padi ditandai dengan hasil yang berbeda nyata masing-masing terdapat penumpukan dengan 70 kgN/ha dan kontrol. Diperkirakan dengan pemakaian Azolla memperoleh keuntungan tertinggi sebesar $ 367.08 (103,55 %) (Tabel 2. )

Tabel 2. Pengaruh Pemberian Azolla ( Azolla microphylla ) dan Pupuk N pada Produksi Tanaman Padi.

Perlakuan

Jlh. Biji Berisi

Jlh. Biji Hampa

Berat 1000 Biji (g)

Prod. Biji (ton/ha)

Prod. Jerami (ton/ha)

Control

55,22 a

15,76 a

23,47 c

3,11 a

1,29 b

70 kg N / ha

59,77 a

13,29 bc

24,63 b

3,52 b

1,73 a

5 t azolla/ha

66,18 a

13,82 b

25,41 ab

3,67 ab

1,39 a

10 t azolla/ha

70,98 a

12,08 bc

25,88 a

4,04 ab

1,61 a

15 t azolla/ha

75,55 a

11,75 c

26,00 a

4,11 a

1,74 a

Sumber : Kriangsak, 1986 ).

Kesimpulan

Prinsip dasar pertanian berkelanjutan adalah pengelolaan agro dan ekosistem dengan prinsip : pertanian dilakukan dengan mengambil metefora yang benar dengan tidak mendominasi alam dan penetuan yang benar bagi alat, teknik, teknologi dan praktek pertanian

Nitrogen di dalam tanah terdapat dalam bentuk organik dan anorganik. Dengan komposisi nitrogen di atmosfir (79%), nitrogen masih merupakan faktor pembatas bagi penyediaan makanan bagi manusia dan hewan. Hal ini disebabkan karena sebagai gas padat, nitrogen tidak bereaksi dengan unsur-unsur lainnya agar dapat digunakan.

Rasio C/N merupakan cara untuk menunjukkan gambaran kandungan nitrogen relatif.

Faktor utama yang mempengaruhi keputusan pengelolaan mengenai penggunaan dan pemakaian pupuk adalah kehilangan nitrat karena pencucian denitrifikasi dan kehilangan nitrogen sebagai N2, kehilangan amonia karena penguapan

Penggunaan bahan organik, penanaman tanaman Leguminosa, penggunaan Azolla, serta teknik simbiosis dan non simbiosis lainnya mampu menjaga ketersedian Nitrogen di dalam tanah tanpa penggunaan sumber nitrogen sintetis.

DAFTAR PUSTAKA

David. W.O. 1994. Posmo Pertanian : Pangan Kimiawi dan pertanian Berwawasan
Lingkungan. Buletin PAN Indonesia. Edisi X. Jakarta. hal.: 25
Elzakker Van B. , Ceon van B. dan Susan M . , 1994, Bagaimana Organis
merupakan Gerakan Asupun Luar rendah. Buletin PAN Indonesia. Edisi X. Jakarta. hal. : 33
Fitter. A. H. dan R. K. M. Hay, 1991. Fisiologi Lingkungan Tanaman. UGM Press.
Yogyakarta. Hal. : 92-93
Foth. H. D. , 1991, Dasar-dasar Ilmu Tanah. UGM Press. Yogyakarta hal : 526-529
Gardner , F. P. , R.B.Pearce, Roger.L.M . , 1991, Fisiologi Tanaman Budidaya. UI
Press. Jakarta. hal 130
Hakim, N. , dkk, 1988. Kesuburan tanah. Penerbitan UNILA. Lampung. Hal : 112-
115
Kriangsek, M.U. , 1986. The Use of Chemical and Organic Fertilizer Rice-Fish
Culture System. Unpublished MS Thesis. CLSU. Munos. Nueva Ecija. Philippines.
Sunendar, D., Soemartono dan joetomo, 1991. Kajian Pemupukan Azolla dan
Nitrogen Pada padi sawah Var. IR.64. BPPS-UGM. Yogyakarta. Hal : 767-777
Tarawali and Ikweugbu, 1995. Legumes for Sustainable Food Production in
semi-arid Savannahs. ILEIA News Letter. Netherland. PP. 18 – 19


Copyright © 2000