Penulis: Imam Hartono Bangun
Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara
10 September 2026
Pupuk mineral sudah menjadi bagian penting dalam pertanian modern. Nitrogen (N), fosfor (P), dan kalium (K) diberikan untuk mencukupi kebutuhan tanaman dan mempertahankan produktivitas lahan. Namun, ada satu pertanyaan yang jarang dibahas: apa yang terjadi di dalam tanah jika pupuk mineral digunakan terus-menerus selama puluhan tahun?
Sebuah penelitian terbaru yang diterbitkan di Nature Communications mencoba menjawab pertanyaan tersebut dalam skala global. Xu dan rekan-rekannya menggabungkan survei lapangan dan meta-analisis dari 501 percobaan pertanian jangka panjang, dengan durasi sedikitnya lima tahun dan median sekitar 25 tahun.
Hasilnya cukup menarik. Pemupukan mineral memang dapat memberikan keuntungan bagi tanah melalui peningkatan masukan karbon dari tanaman, tetapi pada saat yang sama juga dapat menyebabkan pengasaman tanah dan mengubah komunitas mikroorganisme.
Karbon organik tanah justru meningkat
Salah satu hasil yang cukup menarik adalah peningkatan karbon organik tanah atau soil organic carbon (SOC).
Secara rata-rata, pemupukan mineral jangka panjang meningkatkan karbon organik tanah sekitar 14% dibandingkan lahan tanpa pemupukan.
Mengapa bisa demikian?
Pupuk meningkatkan ketersediaan unsur hara sehingga tanaman dapat menghasilkan biomassa lebih banyak. Ketika akar mati, sisa tanaman tertinggal, atau senyawa organik dilepaskan melalui akar, sebagian karbon dari tanaman tersebut kembali masuk ke tanah.
Jadi, peningkatan karbon organik bukan berarti pupuk mineral secara langsung “mengandung karbon”. Peningkatan tersebut terutama berkaitan dengan produktivitas tanaman dan bertambahnya masukan bahan yang berasal dari tanaman ke dalam tanah.
Peningkatan karbon organik ini juga membantu menjelaskan mengapa penelitian menemukan peningkatan karbon biomassa mikroba dan biomassa bakteri hidup. Sederhananya, ketika sumber karbon di tanah meningkat, sebagian mikroorganisme memperoleh sumber energi dan makanan yang lebih besar.
Tetapi tanah perlahan menjadi lebih masam
Ada sisi lain yang perlu diperhatikan.
Penelitian tersebut menemukan bahwa penggunaan pupuk mineral dalam jangka panjang menyebabkan pH tanah turun rata-rata sekitar 0,31 unit. Pengasaman terutama berkaitan dengan perlakuan nitrogen mineral dan kombinasi pupuk yang mengandung nitrogen.
Penurunan 0,31 mungkin terlihat kecil jika hanya dibaca sebagai angka. Namun, pH merupakan salah satu faktor penting yang menentukan kondisi kimia sekaligus biologi tanah.
Perubahan pH dapat memengaruhi kelarutan unsur hara, aktivitas mikroorganisme, proses nitrifikasi, serta keseimbangan berbagai kelompok mikroba.
Penelitian tersebut juga menemukan bahwa pengasaman lebih kuat pada tanah lahan kering (upland) dibandingkan sawah. Salah satu mekanisme yang terkait adalah produksi ion H⁺ selama nitrifikasi serta pencucian kation basa.
Mikroba tanah tidak hilang, tetapi komunitasnya berubah
Bagian ini mungkin menjadi temuan yang paling menarik.
Pemupukan mineral jangka panjang tidak serta-merta menyebabkan kekayaan mikroba runtuh. Yang terjadi lebih terlihat sebagai perubahan susunan komunitas.
Pada kelompok bakteri, kelimpahan relatif Proteobacteria cenderung meningkat, sedangkan Firmicutes menurun. Pengasaman tanah menjadi salah satu faktor utama yang menjelaskan perubahan kelompok bakteri dominan tersebut.
Artinya, pupuk tidak hanya bekerja pada tanaman.
Ketika pupuk mengubah pH, ketersediaan unsur hara, produksi tanaman, dan karbon organik, lingkungan tempat mikroorganisme hidup juga ikut berubah. Mikroba yang cocok dengan kondisi baru dapat berkembang lebih baik, sedangkan kelompok lainnya dapat mengalami penurunan.
Menariknya, respons fungi tidak sama persis dengan bakteri. Dalam analisis global tersebut, komposisi komunitas fungi secara keseluruhan relatif lebih stabil terhadap pemupukan mineral jangka panjang.
Aktivitas mikroba juga ikut menyesuaikan
Mikroorganisme tanah menghasilkan berbagai enzim untuk memperoleh unsur yang mereka butuhkan.
Penelitian Xu dan kolega menemukan adanya pola yang menarik: aktivitas enzim yang berkaitan dengan perolehan nitrogen dan fosfor meningkat, sedangkan produksi enzim yang berkaitan dengan mineralisasi karbon secara umum tidak menunjukkan peningkatan yang sama.
Ini menunjukkan bahwa respons mikroba terhadap pemupukan tidak sederhana.
Mikroorganisme menyesuaikan aktivitas metabolismenya dengan perubahan sumber daya di lingkungannya. Dengan kata lain, pemberian pupuk dalam jangka panjang dapat mengubah bukan hanya siapa yang hidup di dalam tanah, tetapi juga apa yang mereka lakukan.
Bahkan virus tanah ikut berubah
Tanah tidak hanya dihuni bakteri dan fungi. Di dalamnya juga terdapat virus, termasuk bakteriofag yang menginfeksi bakteri.
Penelitian ini menemukan peningkatan bakteriofag virulen yang berkaitan dengan perubahan pada bakteri inangnya.
Temuan tersebut memperlihatkan betapa kompleksnya kehidupan di bawah permukaan tanah. Ketika komunitas bakteri berubah, organisme lain yang berinteraksi dengannya juga dapat ikut merespons.
Karena itu, kesehatan tanah tidak cukup dinilai hanya dari N, P, K atau pH. Kita juga perlu melihat tanah sebagai ekosistem hidup.
Jadi, apakah pupuk mineral buruk bagi tanah?
Jawabannya tidak sesederhana “baik” atau “buruk”.
Pupuk mineral berperan besar dalam mempertahankan produksi pangan. Bahkan penelitian ini menunjukkan bahwa pemupukan jangka panjang dapat meningkatkan karbon organik tanah melalui peningkatan produksi dan masukan karbon dari tanaman.
Namun, penggunaan dalam jangka panjang juga membawa konsekuensi, terutama pengasaman tanah dan perubahan struktur komunitas mikroba.
Karena itu, pesan dari penelitian ini bukanlah berhenti menggunakan pupuk mineral.
Yang lebih penting adalah mengelola pemupukan secara tepat.
Dosis pupuk perlu disesuaikan dengan kebutuhan tanaman dan kondisi tanah. pH perlu dipantau secara berkala, terutama pada lahan yang terus menerima nitrogen. Pengembalian residu tanaman dan penambahan bahan organik juga penting untuk mempertahankan fungsi biologis tanah.
Pada tanah yang sudah masam, tindakan perbaikan seperti pengapuran perlu dipertimbangkan berdasarkan hasil analisis tanah, bukan dilakukan dengan dosis yang sama untuk semua lahan.
Tanah perlu dijaga untuk puluhan tahun berikutnya
Hasil dari lebih dari 500 percobaan jangka panjang ini mengingatkan kita bahwa dampak pemupukan tidak selalu terlihat dalam satu atau dua musim tanam.
Sebagian perubahan baru terlihat setelah bertahun-tahun.
Petani tentu membutuhkan pupuk untuk menghasilkan panen. Tetapi tanah juga merupakan modal produksi yang digunakan terus-menerus. Jika produktivitas meningkat hari ini tetapi kualitas tanah perlahan menurun, biaya perbaikannya dapat muncul di kemudian hari.
Karena itu, pertanian berkelanjutan bukan tentang memilih antara pupuk atau tanpa pupuk. Tantangannya adalah bagaimana menggunakan pupuk secara efisien sambil tetap menjaga pH, karbon organik, aktivitas mikroba, dan fungsi tanah dalam jangka panjang.
Tanaman yang produktif membutuhkan unsur hara, tetapi pertanian yang bertahan lama membutuhkan tanah yang tetap hidup dan sehat.
Sumber Utama
Xu, S., Delgado-Baquerizo, M., Yu, Y., Fan, H., Zhang, L., Tang, X., Zhang, Z., Wu, S., Bilyera, N., Kuzyakov, Y., Tebbe, C. C., Nicol, G. W., Whalen, J. K., & Yao, H. (2026). Global long-term agricultural experiments reveal consequences of mineral fertilization for soil microbiomes. Nature Communications, 17, 8072. DOI: 10.1038/s41467-026-74614-8.