Perluasan demografi dunia telah mendorong permintaan yang terus meningkat akan pasokan pangan yang stabil, menjadikan sektor pertanian sebagai landasan utama bagi produksi pangan yang berkelanjutan. Kondisi tersebut menyebabkan tingginya penggunaan pupuk konvensional untuk mendapatkan produk pertanian dengan jumlah yang besar dan cepat. Namun, meluasnya penggunaan pupuk konvensional telah mengakibatkan kerugian lingkungan dan ekonomi yang signifikan, termasuk penyediaan nutrisi yang tidak efisien dan pelepasan nutrisi yang tidak terkendali. Tantangan-tantangan ini menyoroti kebutuhan mendesak akan solusi pertanian yang inovatif.
Peneliti mengkaji dampak buruk penggunaan pupuk konvensional terhadap ekosistem dan membahas transisi ke pupuk lepas lambat yang biasa disebut dengan slow-release fertilizer (SRF) sebagai alternatif yang menjanjikan. SRF menawarkan pelepasan nutrisi yang lebih terkendali, mengurangi kehilangan nutrisi, dan meningkatkan efisiensi dibandingkan dengan pupuk konvensional. SRF menawarkan metode yang efisien untuk memasok nutrisi penting seperti nitrogen, fosfor, kalium, dan mikronutrien (zat besi, seng, tembaga) untuk tanaman melalui difusi air, degradasi mikroba, atau pelarutan yang bergantung pada kondisi tanah.
Artikel ini mengkaji berbagai jenis SRF, mekanisme, kelebihan, kekurangan, dan potensinya untuk mengubah pertanian modern dengan mengatasi masalah lingkungan dan pengelolaan nutrisi tanaman. Prinsip SRF sendiri adalah modifikasi bahan pupuk sehingga dapat melepaskan unsur hara secara bertahap sesuai dengan kebutuhan tanaman. Oleh karena itu, SRF dapat meningkatkan efisiensi penggunaan pupuk, mengurangi biaya pertanian, dan mengurangi pencemaran lingkungan. Modifikasi bahan untuk SRF dapat dilakukan secara fisik, kimia, dan biologi dengan menggunakan bahan organik/biopolimer/polimer sebagai bahan pelapis dan juga mengembangkan nanomaterial untuk meningkatkan efisiensi SRF.
Mekanisme SRF terjadi secara fisik dan kimia. Mekanisme fisik SRF menggunakan bahan pelapis sebagai penghalang fisik dan penyerapan bahan pelapis. Lapisan fisik bahan pelapis mencegah air masuk ke dalam unsur hara (N, P, K) dan mencegah difusi unsur hara ke luar. Pelepasan unsur hara secara bertahap terjadi melalui mekanisme pecah atau difusi. Pada mekanisme difusi, air menembus lapisan pelapis untuk melarutkan unsur hara, sehingga terjadi tekanan osmotik yang tinggi hingga lapisan tersebut robek dan unsur hara terlepas ke lingkungan. Mekanisme pelepasan difusi terjadi karena adanya perbedaan konsentrasi unsur hara di dalam dan di luar lapisan.
Mekanisme kimia SRF, unsur hara dan lapisan pelapis akan bereaksi membentuk modifikasi kimia ikatan makromolekul, yang memiliki struktur linier lebih panjang dan struktur jaringan lebih besar. Kemudian, air masuk ke lapisan pelapis melalui mekanisme difusi. Pelepasan unsur hara ke dalam tanah dilakukan secara bertahap berdasarkan jenis ikatan kimia. Unsur hara pertama yang dilepaskan adalah unsur hara bebas yang tidak bereaksi dengan lapisan pelapis. Kedua, unsur hara yang dilepaskan adalah unsur hara yang terdistribusi dalam struktur jaringan bahan pelapis, dan yang terakhir adalah unsur hara yang berikatan silang dengan struktur jaringan bahan pelapis. Tiga tingkat unsur hara dengan reaktivitas berbeda dilepaskan secara bertahap untuk membentuk SRF.
Contoh SRF dari bahan alam antara lain pupuk urea dengan bahan pelapis serbuk gergaji dan pengikat gelatin; pupuk urea dengan pelapis kayu kenari; pupuk urea dengan pelapis pati poliakrilamida; pupuk NPK dengan pelapis mesocarp singkong dan debus abut kelapa.
Tantangan-tantangan utama, termasuk biaya produksi yang tinggi dan penggunaan pelapis non-biodegradable juga dibahas di artikel ini. Artikel review ini menyoroti potensi pelapis biologis sebagai pengganti bahan yang berasal dari minyak bumi yang tidak terbarukan dalam SRF. Hal tersebut dapat mendorong aktifitas pertanian berkelanjutan dan mengurangi potensi toksisitas dalam aplikasi pertanian. Evolusi SRF menjadi pupuk multifungsi juga dibahas yang menekankan perannya yang semakin luas di luar pelepasan nutrisi yang terkendali.
Penulis: Dr. Rizkiy Amaliyah Barakwan, S.T.
Sumber: Said, N.S.M., Kurniawan, S.B., Daud, N.M., Sharuddin, S.S.N., Barakwan, R.A.,Luthfi, A.A.I. (2025). Bridging the gap in nutrient management: Transitioning from conventional to sustainable slow-release fertilizers in modern agriculture. Journal of Cleaner Production, 513, 145731.
