78% Nitrogen di Atmosfer: Mengapa Tidak Dapat Langsung Diserap oleh Tanaman?

Oleh:

Pande Made Giopany, S.P.

POPT Ahli Pertama – Kecamatan Kubutambahan

Nitrogen merupakan unsur yang paling melimpah di atmosfer bumi. Sekitar 78% komposisi udara tersusun atas gas nitrogen (N2), sedangkan sisanya terdiri atas oksigen, argon, karbon dioksida, dan gas-gas lainnya. Besarnya kandungan nitrogen di atmosfer menunjukkan bahwa unsur ini sebenarnya tersedia dalam jumlah yang sangat melimpah di alam. Namun demikian, keberlimpahan tersebut tidak secara langsung memberikan manfaat bagi tanaman. Hal ini disebabkan nitrogen di atmosfer berada dalam bentuk gas dinitrogen (N2) memiliki ikatan yang kuat, bersifat sangat stabil dan sulit bereaksi dengan senyawa lain. Akibatnya, sebagian besar tanaman tidak memiliki kemampuan untuk memanfaatkan nitrogen atmosfer secara langsung sebagai sumber hara.

Dalam bidang pertanian, nitrogen merupakan salah satu unsur hara makro esensial yang paling menentukan pertumbuhan tanaman. Nitrogen berfungsi sebagai penyusun utama asam amino, protein, enzim, asam nukleat (DNA dan RNA), serta klorofil yang berperan dalam proses fotosintesis. Tanaman yang memperoleh nitrogen dalam jumlah cukup umumnya memiliki pertumbuhan vegetatif yang lebih baik, ditandai dengan daun berwarna hijau, pembentukan tunas yang optimal, serta peningkatan hasil panen. Sebaliknya, kekurangan nitrogen menyebabkan daun mengalami klorosis (menguning), pertumbuhan menjadi kerdil, serta penurunan produktivitas tanaman. Oleh karena itu, ketersediaan nitrogen di dalam tanah menjadi salah satu faktor pembatas utama dalam budidaya berbagai komoditas pertanian.

Meskipun atmosfer menyimpan cadangan nitrogen yang sangat besar, tanaman tetap bergantung pada proses fiksasi nitrogen agar unsur tersebut dapat dimanfaatkan. Fiksasi nitrogen merupakan proses perubahan nitrogen bebas (N2) menjadi amonia (NH3) yang selanjutnya diubah menjadi ion amonium (NH4+) dan nitrat (NO3-), yaitu bentuk nitrogen yang dapat diserap oleh akar tanaman. Proses ini dapat terjadi secara abiotik melalui sambaran petir maupun secara biologis oleh mikroorganisme penambat nitrogen. Di antara berbagai mikroorganisme tersebut, bakteri Rhizobium merupakan salah satu yang memiliki peranan paling penting dalam sistem pertanian, khususnya pada tanaman leguminosa.

Rhizobium hidup secara simbiosis mutualisme dengan tanaman dari famili Leguminosae, seperti kedelai, kacang tanah, kacang hijau, kacang panjang, lamtoro, dan berbagai jenis kacang-kacangan lainnya. Rhizobium menginfeksi rambut akar tanaman dan merangsang terbentuknya bintil akar (nodul). Di dalam nodul tersebut, bakteri memperoleh sumber energi berupa karbohidrat hasil fotosintesis tanaman. Sebagai imbalannya, Rhizobium mengubah nitrogen atmosfer menjadi amonia yang kemudian dimanfaatkan tanaman sebagai sumber nitrogen.

Keberadaan Rhizobium memberikan manfaat yang sangat besar dalam bidang pertanian. Melalui proses fiksasi nitrogen biologis, tanaman mampu memperoleh sebagian besar kebutuhan nitrogennya tanpa bergantung sepenuhnya pada pupuk nitrogen sintetis. Hal ini tidak hanya meningkatkan efisiensi penggunaan pupuk, tetapi juga mampu menekan biaya produksi serta mengurangi dampak pencemaran lingkungan akibat penggunaan pupuk kimia secara berlebihan. Selain itu, nitrogen hasil fiksasi yang tertinggal di dalam tanah setelah panen dapat dimanfaatkan oleh tanaman berikutnya sehingga turut meningkatkan kesuburan tanah secara alami. Oleh karena itu, tanaman leguminosa sering dimanfaatkan sebagai tanaman rotasi maupun tanaman penutup tanah (cover crop).