Pertanian modern menghadapi berbagai tantangan besar yang mengancam pertumbuhan dan produktivitas, seperti perubahan iklim, kekurangan air, perubahan pola curah hujan, dan menyusutnya lahan pertanian. Fluktuasi suhu, perpindahan penduduk dari pedesaan ke perkotaan, serta meningkatnya harga input juga turut menambah kompleksitas masalah ini. Dengan populasi dunia yang terus bertambah, kebutuhan akan pangan meningkat pesat, dan diperkirakan produksi pangan harus dilipatgandakan hingga tahun 2050 untuk memenuhi kebutuhan global. Namun, alih-alih memperluas area produksi, para ahli menyarankan adopsi praktik pertanian yang lebih optimal untuk meningkatkan hasil per satuan luas lahan, khususnya untuk tanaman penting seperti gandum.
Salah satu ancaman terbesar bagi produksi gandum adalah kekurangan air. Di seluruh dunia, 42% area pertanian terkena dampak kekeringan, sementara 58% lainnya terkena dampak stres panas. Di daerah yang mengandalkan curah hujan, tanaman gandum sering kali menghadapi stres panas dan kekeringan pada tahap kritis pengisian biji, yang mengakibatkan rendahnya hasil panen. Kondisi ini menjadi tantangan besar bagi ketahanan pangan global, terutama di Asia, di mana setengah dari produksi gandum dunia ditanam.
Namun, harapan baru muncul melalui penggunaan teknologi nano-biochar (NBC) dan asam humat dalam pertanian. Biochar, bahan yang dihasilkan dari biomassa tanaman melalui pirolisis, dikenal sebagai amandemen tanah yang dapat meningkatkan efisiensi pupuk kimia serta hasil biji tanaman. Meski biochar seringkali diterapkan dalam jumlah besar, penelitian terbaru menunjukkan bahwa biochar dapat diolah menjadi nano-biochar (NBC), bahan yang memiliki ukuran partikel yang sangat kecil dan permukaan yang luas, sehingga lebih efisien dalam mengikat unsur hara dan meningkatkan produktivitas tanaman.
Penelitian menunjukkan bahwa aplikasi NBC pada tanaman seperti bunga matahari, rapeseed, dan gandum dapat meningkatkan hasil panen, bahkan di bawah kondisi kekeringan. NBC juga terbukti dapat mengurangi erosi tanah yang disebabkan oleh curah hujan, serta meningkatkan kelembapan tanah. Tak hanya itu, NBC juga mampu mengurangi penggunaan pupuk hingga 30–50% dan meningkatkan hasil biji hingga 10–20%. Dalam kondisi kekeringan, NBC membantu tanaman dengan meningkatkan aktivitas enzim protektif dan transfer elektron, yang pada akhirnya dapat mengurangi dampak negatif kekeringan pada tanaman.
Selain NBC, asam humat juga memainkan peran penting dalam meningkatkan kesehatan tanah dan pertumbuhan tanaman. Asam humat membantu meningkatkan struktur dan tekstur tanah, kapasitas retensi air, serta populasi mikroba yang menguntungkan. Selain itu, asam humat juga berfungsi meningkatkan ketersediaan nutrisi, terutama mikronutrien, dengan mengkelat dan mengangkutnya ke tanaman, serta mengurangi transportasi logam berat beracun.
Meskipun ada beberapa studi yang melaporkan bahwa aplikasi asam humat tidak selalu memberikan efek yang signifikan pada pertumbuhan tanaman, banyak penelitian lain yang menunjukkan manfaatnya dalam meningkatkan hasil panen, terutama pada tanaman yang menghadapi stres lingkungan. Faktor-faktor seperti sumber asam humat, dosis, dan kondisi aplikasi sangat menentukan efektivitasnya.
Secara keseluruhan, kombinasi antara NBC dan asam humat menawarkan solusi yang menjanjikan untuk mengatasi tantangan pertanian modern. Dengan menggunakan teknologi ini, para petani dapat meningkatkan hasil panen, mengurangi penggunaan pupuk kimia, serta melindungi tanaman dari dampak buruk kekeringan dan perubahan iklim. Dengan demikian, adopsi teknologi ini tidak hanya dapat meningkatkan produktivitas pertanian, tetapi juga membantu menjaga ketahanan pangan global di masa depan.