[Ringkasan] Buku ini membahas tentang efisiensi penggunaan nitrogen dalam produksi pangan. Nitrogen merupakan input kunci tetapi penggunaannya masih sangat tidak efisien sehingga menyebabkan kerugian ekonomi dan pencemaran lingkungan. Beberapa faktor yang dapat meningkatkan efisiensi penggunaan nitrogen antara lain pengoptimalan waktu dan metode aplikasi pupuk nitrogen, penyesuaian suplai nitrogen dengan kebutuhan tanaman, seleksi varietas tanaman yang lebi

1. Ringkasan Buku 3 Bagian 1
11 Desember 2013
Bismillah..

2. 



Pupuk mensuplai 50% N total yang dibutuhkan
untuk produksi pangan dunia. Di tahun 1996
konsumsi pupuk N berjumlah total 83 Tg N (Smill
1999), dan diasumsi akan meningkat sedikit demi
sedikit sejak saat itu. Contoh 84,1 Tg di tahu 2002
(FAO, 2004). Kemudian, Smil memperkirakan
aliran N dunia kemungkinan akan sama dan
digunakan disini.
Input tahunan lainnya adalah fiksasi N biologi (2541 Tg), daur ulang N dari sisa tanaman (12 – 20
Tg) dan pupuk dari sisa hewan (12 – 22 Tg),
deposisi di atmosfir dan air irigasi memberikan
tambahan sebesar (21 – 27 Tg) (Smil 1999).
Dari kurang lebih 170 g N yang ditabahkan,
hampir setengah berasal dari lahan tanaman (85
Tg). Sisanya N menyatu ke dalam bahan organic
atau hilang ke lingkungan. Leaching, run off dan
erosi terhitung sebesar 37 Tg kehilangan N per
tahun,
Penguapan ammonia dari tanah dan tanaman
berkontribusi 21 Tg. Denitrifikasi menyebabkan
kehilangan N2 sebesar 14 Tg per tahun dan N2O
serta NO dari proses nitrifikasi atau denitrifikasi
sebesar 8 Tg N dari total keseluruhan (Smil 1999;
Balasubramanian et al., Chapter 2; Peoples et al.,
Chapter 4; Goulding, Chapter 15; Boyer et
al.,Chapter 16, volume ini). Van der Hoek (1998)
juga memperkirakan bahwa lebih dari 60 persent
input N per tahun untuk produksi pangan tidak
dikonversi menjadi produk yang berguna.
<Ringkasan Buku 3 Arvin R. Mosier, J. Keith
Syers, and John R. Freney.>

3. 




Kelebihan N didefinisikan sebagai perbedaan
antara input dan output, juga kehilangan ke
lingkungan atau terakumulasi di dalam
tanah.
Tanah – tanah pertanian di Amerika (dan
mungkin hampir di seluruh Eropa bagian
barat) dianggap mendekati ke tahap yang
mantap untuk akumulas N, kemudian semua
input tidak hilang dari lahan tanaman namun
keluar ke atmosfir atau sistem perairan
(Howarth et al., 2002).
Hubungan ketidakefisienan produksi protein
hewani
memperburuk
ketidakefisienan
pemanfaatan N.
Kehilangan N terbesar dari produksi pangan
dunia menggambarkan masa depan dimana
populasi manusia dan permintaan protein
hewani meningkat (Galloway et al. 2002a).
Adanya peningkatan konsumsi produk ternah
di dunia kecuali wilayah – wilayah didalam
SSA, telah dilengkapi dengan intensifikasi
produk ternak di beberapa wilayah,
terutama sekali Amerika Utara. Karena
pemusatan produksi stok pangan di Negara
hanya memproduksi sedikit pangan ternak.
<Ringkasan Buku 3 Arvin R. Mosier, J. Keith
Syers, and John R. Freney.>

4. 




Seperti yang dipaparkan, pupuk N memiliki efisiensi
yang rendah dalam penggunaannya di sector pertanian
(10-50% untuk pertumbuhan tanaman oleh petani)
(Balasubramanian et al.,).
Penyebabnya
adalah
efisiensi
yang
rendah
mengakibatkan kehilangan N yang tinggi akibat
leaching, run off, penguapan ammonia atau
denitrifikasi (Raun dan Johnson 1999), dengan
mengakibatkan pencemaran badan air dan atmosfir.
Dengan pembatasan area lahan dan kebutuhan untuk
mengurangi polusi air dan atmosfir dengan reaksi N
yang berasal dari pupuk N, maka satu – satunya cara
untuk melanjutkan tingginya populasi adalah dengan
meningkatkan efisiensi pupuk N (Cassman et al. 2002).
Sangat penting untuk diketahui bahwa bentuk dan
jalur hilangnya N dan factor – factor yang
mengendalikannya sehingga tahapan bisa dilakukan
untuk mengurangi kehilangan dan meningkatkan NUE.
Investigasi telah menunjukkan bahwa proses dan
jumlah kehilangan N utama dipengaruhi oleh tipe
ekosistem, karakteristik tanah, penanaman dan teknik
pemupukan serta kondisi cuaca. Sebagai akibatnya
kehilangan bisa sangat bervariasi dengan perbedaan
keadaan tanah dari wilayah ke wilayah karena
perbedaan penerapan metode penanaman. Di Eropa,
dimana senyawa nitrat untuk pupuk sangat dominan,
pencucian nitrat dan denitrifikasi adalah proses utama
kehilangan N. Sementara di Negara – Negara lain
dunia, dimana urea merupakan pupuk utama,
penguapan ammonia cenderung lebih penting
(Goulding, Chapter 15)
<Ringkasan Buku 3 Arvin R. Mosier, J. Keith
Syers, and John R. Freney.>

5. 




Berbagai pendekatan disarankan untuk meningkatan
pemupukan NUE, termasuk mengoptimalkan penggunaan
bentuk pupuk, waktu dan metode aplikasi, menyesuaikan
supply N dengan permintaan kebutuhan tanaman,
mensuplai pupuk dalam air irigasi, mengganti urea
menjadi calcium ammonium nitrat untuk membatasi
kehilangan ammonia, mengurangi aplikasi di musim hujan
untuk mengurangi leaching, pengaplikasian pupuk pada
tanaman dibandingkan tanah, mengubah type pupuk
untuk menyesuaikan kondisi dan menggunakan pupuk slow
release (Balasubramanian et al., chapter 2).
Variasi genetic dari penggunaan internal yang efisien
berpotensi untuk meningkatkan NUE melalui seleksi
tanaman (Giller et al., Chapter 3).
Sebagai tambahan, teknik budidaya yang meningkatkan
pertumbuhan tanaman awal, mengurangi kompetisi untuk
diserapnya N oleh tumbuhan, mengurangi kecelakaan
hama dan meningkatkan irigasi serta drainase akan
membantu NUE.
Dobermann dan Cassman (Chapter 19) memberikan contoh
bagaimana factor – factor eksternal sebagai tambahan
management N dapat meningkatkan
NUE. Factor – factor yang terlibat dalam peningkatan
efisiensi produksi jagung di Amerika Serikat dari 42 hingga
57 kg padi per N kg adalah 1)ketahanan cekaman tertinggi
dari hibrida jagung modern, 2)managemen yang baik
(pengolahan konservasi, kualitas benih yang baik, density
tanaman tinggi, pengendalian gulma dan penyakit,
keseimbangan pemupukan dengan nutrisi, irigasi dan
peningkatan jumlah dan waktu aplikasi N pada kebutuhan
tanaman.
<Ringkasan Buku 3 Arvin R. Mosier, J. Keith
Syers, and John R. Freney.>

6. 
Keutamaan sector pertanian adalah sebuah bagian dari
rantai produksi pangan dengan enam contributor dan
saling berpengaruh satu sama lain.

Ketika terjadi perubahan kemasyarakatan dari
pertanian menuju industry untuk jasa pelayanan,
tugas dan nilai keutamaan pertanian menjadi lebih
kecil dan peran suplaiyer
(pupuk dan benih),
pengolahan industry, pedagang besar, retail dan
konsumen menjadi lebih tinggi. Di waktu yang sama,
pengaruh contributor luar produksi pangan juga
meningkat.

Rantai produksi pangan di setiap Negara atau wilayah
tidak berdiri sendiri dari sistem social dan ekonomi.
Sebagai contoh, kebijakan pemerintah memiliki
pengaruh besar terhadap keefektifan infrastruktur
local dan regional, dimana produksi pertanian sangat
tinggi ketergantungannya (Palm et al., Chapter 5)
untuk
pengiriman
input
ke
pertanian
dan
mendistribusikan produk ke kota, Negara atau melalui
perdagangan internasioanl.

Contributor diluar proses produksi sering kali focus
pada satu pihak dalam rantai produksi, tapi pengaruh
suplayer, industry pengolahan, pedagang besar, retail
dan konsumen di proses produksi juga meningkat
dalam hal biaya, selain itu contributor diluar rantai
produksi juga sering mengubah focus produksinya.
<Ringkasan Buku 3 Arvin R. Mosier, J. Keith
Syers, and John R. Freney.>

7. 
Nitrogen adalah input kunci dalam produksi pangan.
Ketersediaan pupuk N dari abad ke 20 telah
memberikan peranan besar bagi peningkatan
produksi pangan, meskipun tidak sebanding di
beberapa Negara (Smil, 2001).

Saat ini sekitar 40% populasi manusia bergantung
pada pupuk N untuk produksi pangan. Sekitar 65% N
digunakan untuk produksi padi, jagung, dan gandum
(IFA, 2002).

Sereal dan beberapa jenis tanaman menggunakan
rata – rata 50% dari aplikasi N untuk menghasilkan
biomass (Krupnik et al., Chapter 14). 50% yang lain
menghilang ke lingkungan luas, menyebabkan
sejumlah lingkungan dan ekologi mendapat efek
samping (Galloway dan Cowling, 2002).

Kehilangan N ini merupakan kerugiaan ekonomi bagi
petani terutama petani kecil di Afrika, dimana biaya
pupuk menggambarkan biaya total yang besar dan
dimana peningkatan produksi panga sangat
diperlukan (Sanchez dan Jama, 2002).

Sangat jelas, peningkatan signifikan dilakukan
dalam penggunaan N untuk menghasilkan pangan
yang cukup untuk kebutuhan pokok dan menghindari
degradasi skala besar di linkungan karena hilangnya
N (Tilman et al. 2001).
<Ringkasan Buku 3 Arvin R. Mosier, J. Keith
Syers, and John R. Freney.>

8. 
Di dalam kajian, empat indicator budidaya yang
sering digunakan sebagai pengukuran NUE adalah
factor produksi (PFPN), efisiensi budidaya (AEN),
efisiensi pemulihan (REN) dan efisiensi fisiologi.

Pembahasan saat ini difokuskan pada REN
sebagai indicator pemupukan NUE di tanaman
dan sistem penanaman dengan tetap melihat
pentingnya sumber N yang lain yang berperan
sebagai penyedia N bagi pertanian.

Tujuan adalah untuk mengidentifikasi factor –
factor pembatas utama REN di bawah kondisi
lapangan dan peluang untuk meningkatkan nilai
rata – rata REN dari kondisi tersebut.
<Ringkasan Buku 3 Arvin R. Mosier, J. Keith
Syers, and John R. Freney.>

9. Tanaman yang efisien
 NUE
adalah sifat kompleks dengan banyak
komponen dan membutuhkan kompensasi yang
tinggi untuk mengambil peran komponen –
komponen lain.
 Seleksi tanaman di dasari pada kumpulan perlakuan
tentang laju N. NUE dapat diukur pada berbagai
tanaman atau genotype yang memiliki tiga
komponen, yaitu kemampuan efisiensi atau
pemulihan lahan dan pupuk N, efisiensi internal
dengan N yang digunakan untuk menghasilkan
biomassa dan internal efisiensi yang digunakan
untuk menghasilkan padi.
Kemampuan efisiensi
 Tergantung pada jenis tanaman, perbedaan dalam
kemampuan N bisa merupakan hasil dari perbedaan
penyimpanan N dan kemampuan untuk menyerap N
dari berbagai kedalaman tanah (Tirol-Padre et
al.,1996), efisiensi penyerapan dan asimilasi
ammonium dan nitrat, dan peran akar di dalam
rizosfir mempengaruhi mineralisasi N, transformasi
dan transport (Kundu dan Ladha, 1997).
 Perbedaan dalam penyimpanan N berhubungan
dengan karakteristik perakaran seperti panjang
akar, cabang dan penyebarannya yang mendukung
eksporasi volume tanah yang lebih besar.
<Ringkasan Buku 3 Arvin R. Mosier, J. Keith
Syers, and John R. Freney.>

10. Laju pengikatan di permukaan akar tidak membatasi
pengikatan N dan biasanya mengakibatkan turunnya
peluang adanya peningkatan genetic tanaman. Sebagai
contoh, pengukuran skala jangka waktu pendek terhadap
kemampuan akar dalam mengikat N di tanaman padi
berkisar 10 kg per ha per hari (Peng dan Cassman, 1998),
yang dilewati oleh penyerapan N untuk akumulasi
biomassa. Secara rata – rata diketahui bahwa efek induksi
akar di rizosfir dalam proses transformasi N memiliki
kemungkinan besar dapat dimanipulasi.
Efisiensi penggunaan N internal
 Pada umumnya, hubungan antara produksi biomassa
tanaman dan konsentrasi N di jaringan sangat berbanding
terbalik dengan sedikit perbedaaan dalam tipe spesies baik
C3 atau C4 (Greenwood et al., 1990).
 Penggunaan N secara internal yang efisiensi berkaitan kuat
dengan indeks panen sehingga peningkatan hasil tanaman
dalam indeks panen secara otomatis akan menghasilkan
peningkatan dalam efisiensi internal. Meskipun varietas
tanaman dalam setiap spesies menggambarkan perbedaan
genetic dan kandungan protein, hal ini menggambarkan
pula perbedaan level suplai N.
 Relative variasi genetic ditemukan dalam proses yang
membutuhkan N untuk dikonversi pada lahan padi dalam
satu spesies tanaman (Cassman et al., 2003). Alhasil,
potensi untuk meningkatkan efisiensi penggunaan N dengan
memperhatikan hasil panen dapat dibatasi dari pemilihan
varietas untuk menurunkan konsentrasi N padi. Untuk
sebagian besar tanaman, hal ini tidak menjadi pilihan
tersedia karena konsentrasi protein pagi menentukan
kualitas.

<Ringkasan Buku 3 Arvin R. Mosier, J. Keith
Syers, and John R. Freney.>