Penggunaan Pupuk Nanopartikel Kitosan-NPK sebagai Solusi dalam Peningkatan Kualitas Tanaman di Indonesia

Tema: Teknologi Nano dalam Bidang Chemical

(Yuda Daffa Derlyansza/03031181621009)

            Pemenuhan kebutuhan pangan merupakan target utama pemerintah di dalam bidang pertanian. Degradasi lahan seperti penurunan pada kesuburan tanah, pengelolaan lahan yang tidak tepat seperti pemupukan yang tidak berimbang serta pencemaran sumber daya tanah dan air merupakan salah satu penyebab terjadinya leveling off produksi pangan. Permasalahan yang sama juga dialami oleh banyak negara berkembang. Dari persepsi ilmu termodinamika, sistem pertanian saat ini dianggap sebagai sistem pertanian yang paling tidak efisien dibandingkan sistem pertanian di masa lalu dilihat dari kalori yang dihasilkan dibandingkan dengan jumlah kalori yang dibutuhkan untuk memproduksi pupuk  sebagai penunjangnya.

            Peningkatan ketahanan pangan membutuhkan suatu inovasi dari teknologi yang dapat memecahkan persoalan dalam kesuburan tanaman. Penggunaan input (pupuk dan pestisida) yang berlebihan dapat menyebabkan ketidakseimbangan sumberdaya alam seperti keracunan tanaman, polusi tanah, dan juga air. Di lain pihak kekurangan dari unsur hara menyebabkan penurunan produktivitas lahan, sehingga dibutuhkan suatu teknologi ramah lingkungan yang mempertimbangkan keseimbangan antara eksploitasi sumberdaya alam dengan lingkungan melalui pengurangan input terhadap bahan sintetik seperti pupuk kimia dan juga pestisida. Namun dengan demikian, meskipun secara kuantitatif jumlah pupuk yang akan  diaplikasikan sangat kecil, produksi diharapkan jauh melebihi produksi rata-rata.

            Salah satu jenis pupuk yang sering digunakan dalam pertanian adalah pupuk NPK. Pupuk NPK ini adalah pupuk buatan yang berbentuk cair atau padat yang mengandung unsur hara utama nirogen, posfor, dan kalium. Pupuk NPK ini juga merupakan salah satu jenis pupuk majemuk yang paling umum digunakan. Ketiga unsur yang ada di dalam pupuk NPK ini sangat membantu pertumbuhan tanaman dalam tiga cara. Nitrogen akan membantu pertumbuhan vegetatif pada daun. Posfor untuk membantu pertumbuhan pada akar dan tunas. Kalium untuk membantu pembungaan dan pembuahan pada tanaman (Subbaiya dkk, 2012).

            Adanya program peningkatan produksi pangan untuk menjaga ketahanan pangan perlu didukung pula oleh teknologi yang mampu meningkatkan efisiensi penggunaan pupuk, ramah lingkungan, dan mampu meningkatkan nilai produksi pangan. Terdapat beberapa teknologi yang mempunyai potensi cukup tinggi untuk dikembangkan diantaranya adalah produk input pertanian yang berteknologi nano. Teknologi nano telah mampu berkontribusi secara nyata dalam bidang penerapan yang luas diantaranya adalah pada bidang pertanian dan lingkungan. Pemanfaatan teknologi nano ini pemberian pupuk yang sesuai dengan kebutuhan tanaman (precision farming) dan tepat guna pada tanaman yang akan diaplikasikan.

            Melalui teknologi nano ini dihasilkan pupuk-pupuk berukuran nano (nano fertilizer) baik dalam bentuk tepung (nano powder) maupun cair. Penggunaan pupuk nano yang berukuran kecil ini (1 nm = 10^-9 m) memiliki keunggulan lebih reaktif, langsung mencapai sasaran atau target karena ukurannya yang halus, serta dibutuhkan dalam jumlah yang lebih sedikit dibandingkan pupuk konvensional.

            Pupuk NPK-kitosan adalah pupuk dengan penambahan nano kitosan di dalamnya. Kitosan tersusun atas distribusi acak N-aceyl-D-glukosamine dan D-glucosamine–linked β-(1-4) (Hasaneen dkk, 2014). Kitosan diperoleh melalui deasetilasi senyawa kitin yang ditemukan pada cangkang arthropoda, mollusca, dan algae. Kitosan merupakan polimer yang memiliki banyak manfaat, salah satunya di dalam bidang pertanian terhadap tambahan pupuk agar daya kerja pupuk akan lebih maksimal terhadap pertumbuhan dan proteksi pada tanaman.      

            Pupuk NPK-kitosan dapat dibuat dengan menggabungkan pupuk NPK dengan partikel nano asam kitosan poli-metakrilat. Partikel nano kitosan poli-metakrilat diperoleh dengan reaksi polimerisasi metakrilik asam dalam larutan kitosan. Perawatan tanaman dengan NPK-kitosan menyebabkan pupuk yang signifikan peningkatan progresif di dalam semua pertumbuhan (panjang akar, panjang tunas, berat segar, kadar air, luas dari daun dan ketahanan terhadap mikroorganisme pengganggu seperti gulma, serangga, dan jamur) (Zul dkk, 2018).

            Hasil menunjukkan nanopartikel kitosan poli-metakrilat di dalam pupuk NPK-kitosan akan masuk ke dalam stomata dan akan masuk ke sistem floem. Floem terdiri dari satuan jaringan hidup jaringan pembuluh yang mentranslokasi produk fotosintesis termasuk sukrosa, protein, dan juga beberapa ion-ion mineral untuk pertumbuhan tanaman (Aziz dkk, 2016). Sebelumnya, partikel nano akan diserap oleh akan dan terbawa dalam aliran aliran zat hara melalui silinder untuk mengalir disepanjang akar sebagai akibat dari perbedaan tekanan antara sumber dari akar ke batang dan juga daun. Berdasarkan hipotesis aliran atau tekanan aliran, yang menjelaskan keberadaan nanopartikel kitosan-NPK di dalam floem jaringan tanaman dimana nanopartikel kitosan-NPK ini juga akan berdifusi ke jaringan xilem. Sehingga hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa nanopartikel kitosan-NPK  di dalam floem itu akan ikut meningkatkan kinerja tissue tanaman dengan mentranslokasikan partikel nano dan juga akan berpengaruh besar di dalam dalam pertumbuhan, perkembangan, dan ketahanan terhadap hama pada tanaman yang diberi oleh pupuk nanopartikel kitosan-NPK (Mujahid dkk, 2017).

               Dengan demikian percepatan pertumbuhan tanaman dan produktivitas melalui penerapan pupuk hayati nanokitosan dapat membuka perspektif baru dalam praktik pertanian, karena pupuk nanokitosan ini telah menjanjikan cara yang aman untuk memperkaya nutrisi tanaman tanpa merusak lingkungan. Namun demikian, studi lapangan yang lebih lanjut diperlukan untuk mempelajari efek konsentrasi pada pertumbuhan dan metabolisme tanaman agar dapat memastikan keamanan nanotreated tanaman dan tidak berbahaya (toxic) pada tanaman ketika tanaman tersebut akan dikonsumsi oleh manusia ataupun juga oleh hewan.

DAFTAR PUSTAKA

Aziz, H. M. M. A., dkk. 2016. Nano Chitosan NPK Fertilizer Enchances the Growth and Productivity of Wheat Plants Grown in Sandy Soil. Spanish Journal of Agricultural Research. Vol. 14(1): 1-9.

Hasaneen, M. N. A., dkk. 2014. Preparation of Chitosan Nanoparticles for Loading with NPK Fertilizer. African Journal of Biotechnology. Vol. 13(31): 3158-3164.

Mujahid, A., dkk. 2017. Uji Aplikasi Pupuk Berteknologi Nano pada Budidaya Tanaman Bayam Merah (Alternanthera amoena Voss). Jurnal Produksi  Tanaman. Vol. 5(3): 538-545.

Subbaiya, R., dkk. 2012. Formulation of Green Nano Fertilizer to Enhance the Plant Growth through Slow and Sustained Release of Nitrogen. Journal of  Pharmacy Research. Vol. 5(11): 5178-5183.

Zul, N. A., dkk. 2018. Karakterisasi Nano Kitosan dari Cangkang Kerang Hijau dengan Metode Gelasi Ionik. Jurnal Teknologi  Bahan Alam. Vol. 2(2): 106-111.