Ilmuwan Temukan Cara Tanam Padi Lebih Bernutrisi dengan Pupuk Lebih Sedikit

KOMPAS.com - Budidaya padi yang merupakan tanaman pokok bagi lebih dari 3,5 miliar orang di seluruh dunia memerlukan biaya lingkungan, iklim, dan ekonomi yang sangat tinggi.

Namun hal ini mungkin akan segera berubah, berkat penelitian baru yang dipimpin oleh para ilmuwan dari University of Massachusetts Amherst dan Jiangnan University di China.

Mereka menunjukkan bahwa penggunaan unsur selenium dalam skala nano dapat mengurangi jumlah pupuk yang dibutuhkan untuk penanaman padi, sekaligus menjaga hasil panen, meningkatkan nutrisi, memperkaya keragaman mikroba tanah, dan menekan emisi gas rumah kaca.

Dalam sebuah makalah baru yang diterbitkan di Proceedings of the National Academy of Sciences, untuk pertama kalinya mereka menunjukkan bahwa penggunaan skala nano tersebut berhasil dalam kondisi nyata di lapangan.

"Revolusi Hijau secara besar-besaran meningkatkan hasil pertanian pada pertengahan abad lalu. Namun, revolusi tersebut mulai kehilangan momentum. Kita perlu mencari cara untuk memperbaikinya dan membuatnya berfungsi kembali," ungkap Baoshan Xing, salah satu penulis senior dalam penelitian ini dikutip dari Phys, Selasa (23/9/2025).

Baca juga: Tanah Terdegradasi, Iklim Memburuk: Pertanian Ramah Lingkungan Jadi Solusi

Salah satu faktor yang menjadikan Revolusi Hijau begitu revolusioner adalah penemuan pupuk sintetis yang kaya nitrogen yang dapat menjaga hasil pertanian tetap tinggi.

Namun, pupuk tersebut mahal untuk diproduksi, menghasilkan karbon dioksida dalam jumlah besar, dan sebagian besar pupuk tersebut terbuang ke air.

Sebagian besar tanaman hanya menggunakan sekitar 40-60 persen dari nitrogen yang diberikan kepada mereka—ukuran yang dikenal sebagai efisiensi penggunaan nitrogen atau NUE (nitrogen use efficiency).

Efisiensi penggunaan nitrogen pada padi bahkan bisa serendah 30 persen, yang berarti 70 persen dari pupuk yang digunakan petani terbuang dan mengalir ke sungai, danau, serta lautan.

Kondisi ini menyebabkan masalah lingkungan seperti eutrofikasi, zona mati (dead zones), dan berbagai masalah lainnya. Hal ini juga berarti 70 persen dari biaya pupuk yang dikeluarkan petani menjadi sia-sia.

Selain itu, ketika nitrogen diberikan ke tanah, zat tersebut berinteraksi dengan kimia dan mikroba tanah yang sangat kompleks.

Pada akhirnya, interaksi ini menyebabkan peningkatan besar dalam jumlah gas metana, amonia, dan dinitrogen monoksida yang semuanya berkontribusi pada pemanasan global.

Lebih lanjut, proses pembuatan pupuk itu sendiri merupakan kegiatan yang menghasilkan banyak gas rumah kaca.

Tim peneliti kemudian menemukan ketika unsur yang sangat penting bagi kesehatan tumbuhan disebut selenium dalam skala nano diaplikasikan pada daun dan batang tanaman padi, maka itu bisa mengurangi dampak negatif dari pemupukan nitrogen sebesar 41 persen.

Selain itu juga dapat meningkatkan keuntungan ekonomi sebesar 38,2 persen per ton padi, dibandingkan dengan praktik konvensional.

Selenium merangsang proses fotosintesis pada tanaman, yang meningkat lebih dari 40 persen. Peningkatan fotosintesis ini berarti tanaman menyerap lebih banyak CO2 dan mengubahnya menjadi karbohidrat. Karbohidrat tersebut kemudian dialirkan ke akar tanaman, yang mendorong pertumbuhan akar.

Baca juga: Thailand Niat Kembangkan Startup Teknologi Pertanian, Jadikan Indonesia Pasar Utama

Akar yang lebih besar dan sehat melepaskan banyak senyawa organik yang memicu pertumbuhan mikroba bermanfaat di dalam tanah. Mikroba-mikroba ini kemudian bekerja secara simbiosis dengan akar padi untuk menarik lebih banyak nitrogen dan amonium dari tanah ke dalam tanaman.

Proses ini meningkatkan efisiensi penggunaan nitrogen (NUE) dari 30 persen menjadi 48,3 persen, sekaligus mengurangi pelepasan dinitrogen monoksida dan amonia ke atmosfer sebesar 18,8–45,6 persen.

Dengan masuknya lebih banyak nutrisi, padi yang dihasilkan menjadi lebih banyak, dan bulir padinya pun lebih bernutrisi. Kandungan protein, beberapa asam amino penting, dan selenium juga meningkat.

Tim peneliti juga menemukan bahwa penggunaan nano-selenium memungkinkan petani mengurangi penggunaan nitrogen sebanyak 30 persen.

Karena budidaya padi menyumbang 15-20 persen dari total penggunaan nitrogen global, teknik baru ini memiliki potensi besar untuk membantu menghadapi tiga tantangan utama yakni pertumbuhan populasi, perubahan iklim, dan meningkatnya biaya ekonomi serta lingkungan di sektor pertanian.

Baca juga: Vandana Shiva Dorong Pertanian Organik, Guru Besar IPB Ingatkan Risikonya