Penulis: Imam Hartono Bangun – Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara
Tahukah kamu bahwa pertumbuhan tanaman tidak hanya bergantung pada ketersediaan pupuk? Tanaman juga membutuhkan sistem yang mampu menyerap, mengolah, dan memanfaatkan unsur hara secara efektif. Salah satu proses penting di balik mekanisme ini adalah kerja sama antara kalsium dan nitrogen.
Gambar 1. Siklus Nitrogen dan Kalsium. Sumber: Edu Farmers
A. Kalsium bukan hanya untuk memperkuat tanaman
Kalsium (Ca) dikenal berperan dalam memperkuat dinding sel dan menjaga kestabilan jaringan tanaman. Namun, kalsium juga berfungsi sebagai pembawa sinyal di dalam sel. Sinyal ini membantu tanaman merespons perubahan lingkungan dan mengatur berbagai proses metabolisme, termasuk pemanfaatan nitrogen.
Sementara itu, nitrogen (N) merupakan unsur penting untuk membentuk protein, enzim, klorofil, dan berbagai senyawa yang mendukung pertumbuhan tanaman.
B. Bagaimana kalsium membantu tanaman memanfaatkan nitrogen?
1. Membantu proses pengolahan nitrogen
Tanaman menyerap nitrogen dalam bentuk nitrat (NO₃⁻) atau amonium (NH₄⁺). Nitrat perlu diolah melalui beberapa tahapan sebelum nitrogen dapat digunakan untuk membentuk senyawa organik.
Salah satu enzim penting dalam proses ini adalah nitrate reductase (NR), yang mengubah nitrat menjadi nitrit sebagai tahap awal asimilasi nitrat. Selanjutnya, nitrit diubah menjadi amonium, yang kemudian dapat digunakan untuk membentuk asam amino.
Sinyal kalsium dapat memengaruhi aktivitas dan pengaturan enzim yang terlibat dalam proses tersebut. Nitrogen oksida (NO) juga berperan sebagai molekul sinyal yang membantu mengatur respons fisiologis tanaman.
2. Mendukung pembentukan asam amino dan protein
Setelah nitrogen tersedia dalam bentuk yang dapat diasimilasi, tanaman perlu menggabungkannya ke dalam senyawa organik.
Di sinilah enzim glutamine synthetase (GS) berperan. Enzim ini membantu mengikat amonium ke dalam glutamat untuk menghasilkan glutamin, yang menjadi bahan penting dalam pembentukan berbagai senyawa nitrogen.
Pengaturan metabolisme nitrogen oleh sinyal kalsium dapat membantu menghubungkan penyerapan unsur hara dengan pembentukan asam amino dan protein.
3. Membantu perkembangan akar
Ketersediaan nitrogen juga memengaruhi bagaimana akar tumbuh dan mencari unsur hara. Salah satu protein penting dalam proses ini adalah NRT1.1, yang berfungsi sebagai pengangkut sekaligus sensor nitrat.
Sinyal kalsium dapat berinteraksi dengan mekanisme pengaturan penyerapan nitrat dan hormon auksin. Interaksi tersebut membantu mengatur perkembangan akar lateral, yaitu cabang-cabang akar yang memperluas area penyerapan air dan unsur hara.
Dengan sistem perakaran yang berkembang sesuai kondisi tanah, tanaman memiliki peluang lebih baik untuk memperoleh sumber daya yang dibutuhkan.
4. Kalsium juga berhubungan dengan kehidupan mikroba di sekitar akar
Akar tanaman melepaskan berbagai senyawa ke dalam tanah, yang dikenal sebagai eksudat akar. Senyawa ini dapat menjadi sumber makanan sekaligus sinyal bagi mikroorganisme di sekitar akar.
Kondisi lingkungan akar, termasuk ketersediaan kalsium, dapat memengaruhi komposisi eksudat dan interaksi antara tanaman dengan mikroba tanah.
Beberapa bakteri, seperti Rhizobium, Azotobacter, Azospirillum, dan Gluconacetobacter, diketahui memiliki spesies atau strain yang mampu membantu memasok nitrogen melalui fiksasi nitrogen biologis. Namun, kemampuan tersebut berbeda-beda bergantung pada mikroorganisme, tanaman inang, dan kondisi lingkungan.
5. Mendukung siklus nitrogen di dalam tanah
Selain bakteri penambat nitrogen, terdapat mikroorganisme yang membantu mengubah nitrogen dari satu bentuk ke bentuk lainnya.
Mikroba pengoksidasi amonia, termasuk kelompok Nitrosomonas, Nitrosospira, Nitrososphaera, dan beberapa kelompok arkea lainnya, berperan dalam proses nitrifikasi. Proses ini mengubah amonia atau amonium menjadi nitrit sebagai bagian dari siklus nitrogen tanah.
Kondisi tanah yang sesuai membantu mendukung aktivitas mikroorganisme tersebut. Akan tetapi, nitrifikasi tidak selalu meningkatkan nitrogen yang tersedia bagi tanaman karena nitrat yang terbentuk juga dapat tercuci atau mengalami proses lain di dalam tanah.
C. Apa manfaatnya bagi pertanian?
Memahami hubungan antara kalsium, nitrogen, akar, dan mikroorganisme dapat membantu kita melihat pemupukan secara lebih menyeluruh. Pertumbuhan tanaman tidak hanya ditentukan oleh banyaknya pupuk yang diberikan, tetapi juga oleh kemampuan tanaman menyerap dan memanfaatkan unsur hara serta kondisi lingkungan perakarannya.
Karena itu, pengelolaan kesuburan tanah perlu mempertimbangkan keseimbangan unsur hara, pH tanah, kondisi perakaran, kelembapan, dan aktivitas biologi tanah.
Intinya: kalsium dan nitrogen memiliki fungsi berbeda, tetapi keduanya terhubung melalui mekanisme sinyal, metabolisme, perkembangan akar, dan aktivitas mikroorganisme. Memahami hubungan ini menjadi salah satu langkah untuk mendukung tanaman yang tumbuh sehat dan penggunaan pupuk yang lebih efisien.
Sumber: Hang, H., Guo, G., Li, C., & Zhang, Y. (2026). Interactive effects of calcium-nitrogen combined stress and nitrogen forms on nitrogen metabolism and physiological ecological response mechanisms of Toona sinensis seedlings. Frontiers in Plant Science, 17, Article 1806019. https://doi.org/10.3389/fpls.2026.1806019