Kesuburan Tanah Menjelang Abad Ke-19

Setelah kehancuran bangsa Romawi hanya sedikit publikasi-publikasi berkaitan dengan perkembangan pertanian, hingga Pietro de Crescenzi (1230 – 1307) mendobrak kesunyian itu dengan menerbitkan buku mengenai masalah pertanian lokal, dengan judul “Opusruralium commodorum”. Oleh banyak orang de Crescenzi dianggap sebagai pendiri agronomi moderen, kendatipun beberapa diantara manuskrip itu kelihatan seperti dibatasi pada hasil kerja penulis sebelumnya, Homer. Kontribusinya sebagian besar dari meringkaskan bahan-bahan yang telah ada. Beliau juga menganjurkan peningkatan jumlah pupuk dari rekomendasi yang sudah ada ketika itu. Setelah pemunculan de Crescenzi ini hanya sedikit pertumbuhan ilmu pengetahuan kesuburan tanah untuk masa yang lama berikutnya, meskipun Palissy dalam tahun 1563 tercatat dengan observasinya yang mengemukakan, bahwa kandungan abu tanaman adalah merupakan bahan yang diangkut dari dalam tanah. Di sekitar abad ke XVII Francis Bacon (1561-1624) berpendapat, bahwa makanan utama tumbuhan adalah air. Beliau percaya, bahwa tujuan utama tanah adalah agar tumbuh-tumbuhan berdiri tegak sempurna di atasnya dan melindungi tanah itu dari suhu panas dan dingin, sehingga setiap tanaman mengambil sejumlah zat yang unik dari dalam tanah, digunakan untuk makanannya.
Selama periode yang sama, Jan Baptiste van Helmont yang hidup antara tahun 1577-1644M, seorang ahli fisika dan kimia bangsa Belanda, melaporkan hasil percobaannya yang dipercayainya telah membuktikan, bahwa airlah hara yang digunakan tanaman untuk pertumbuhannya. Dalam percobaannya ia memasukkan 200 lb (lb sama dengan pound) tanah ke dalam suatu kontainer, kemudian dilembahkan dan disusul dengan penanaman pohon willow muda seberat 5 lb. Percobaan ini dijaganya hati-hati dari pengaruh benda-benda luar, dan hanya diberikan air hujan, air suling. Setelah 5 tahun, Van Helmont mengakhiri percobaannya. Tanaman ditimbang dan mempunyai berat 169 lb 3 oz. Sedangkan berat tanah kehilangan 2 oz dari 200 lb yakni berat tanah semula. Beliau menyimpulkan bahwa oleh karena hanya air yang ditambahkan maka pertambahan berat tanaman adalah air melulu, dan airlah makanan satu-satunya dari tanaman. Beliau berpendapat kekurangan 2 oz dari berat tanah adalah disebabkan kesalahan percobaan (exsperimental error).
Dewasa ini kita telah mengetahui, bahwaa CO2 maupun unsur-unsur hara tanah diperlukan untuk nutrisi tanaman. Haruslah diingat bahwa percobaan ini dilakukan pada saat belum banyak hal-hal telah diketahui mengenai seluk beluk nutrisi hara ataupun fotosintesa. Hasil kerja Van Helmont beserta kesalahan konklusinya secara nyata amat bernilai untuk pengetahuan kita, meskipun beliau salah, namun kesalahannya itu telah menstimulir lahirnya penelitian-penelitian lainnya yang menghasilkan pengertian-pengertian lebih luas dari seluk beluk nutrisi tanaman. Pekerjaan Van Helmont ini diulang kembali oleh Robert Boyle (1627-1691) dari Inggris. Boyle dikenal sebagai ahli fisika di zamannya mengenai hubungan volume gas dan tekanannya. Beliau juga menaruh perhatian pada biologi serta percobaan-percobaan yang berkaitan dengan ilmu ini. Beliaulah orang pertama tercatat mengemukakan: observasi adalah satu-satunya jalan menuju kebenaran. Boyle dalam percobaannya sependapat dengan Van Helmont, tetapi beliau melangkah lebih maju. Dari hasil analisa kimia yang dilakukannya pada contoh-contoh tanaman, beliau menandaskan, bahwa tumbuh-tumbuhan itu mengandung sejumlah garam-garam, spiritus, minyak yang semuanya terbentuk dari molekul air.
Pada waktu yang bersamaan Glauber (1604-1668), seorang ahli kimia berbangsa Jerman berpendapat, bahwa sendawa atau kalium nitratlah yang bertanggung jawab sebagai penyusun utama vegetasi dan bukan air. Beliau mengumpulkan garam yang berasal dari tanah kandang lembu dan memberikan bukti, bahwa garam-garam itu mestilah berasal dari kotoran maupun air seni binatang. Seterusnya beliau mengemukakan, bahwa oleh karena binatang itu memakan rumput, maka sendawa yang terdapat di dalam contoh tanah dianalisakan haruslah sendawa itu berasal dari rumput makanan ternak itu. Seterusnya beliau mencoba menggunakan bahan ini untuk mempengaruhi pertumbuhan tanaman. Hasil observasinya menyimpulkan, bahwa memang terjadi peningkatan besar pertumbuhan tanaman; dengan kejadian ini beliau yakin, bahwa kesuburan tanah serta nilai pupuk kandang itu amat ditentukan oleh sendawa. Pendapat ini disokong oleh John Mayow (1643 – 1679), seorang ahli kimia berbangsa Inggris.
Teknik percobaan masih amat kasar pada periode waktu itu. Teknik percobaan yang dilakukan oleh Mayow, Glauber, Boyle dan Bacon masih jauh di bawah penelitian baku yang kita kenal saat ini. Kira-kira pada tahun 1700, studi telah dijalankan lebih intensif dan kelihatan tendensi peningkatan mutu, sehingga terlihat kemajuan dalam bidang ilmu pertanian (agricultural sciences). John Woodward seorang Inggris mencoba pekerjaan yang pernah dilakukan oleh Boyle dan Van Helmont. Beliau menanam spearmint dalam contoh air yang berasal dari air hujan, air sungai, air limbah, dan campuran air limbah dengan serasah. Dengan hati-hati beliau mengukur jumlah air yang ditransfirasikan tanaman dan mencatat berat tanaman pada awal dan akhir percobaan. Beliau menemukan, bahwa pertumbuhan spearmint itu sebanding dengan jumlah zat tidak murni yang terdapat di dalam air dan menyimpulkan bahan terrestrial atau bahan tanah adalah penyusun utama vegetasi di samping air sendiri. Meskipun kesimpulannya secara keseluruhan belum benar, namun hasil penelitiannya itu telah memberi andil besar untuk kemajuan ilmu pengetahuan. Teknik percobaan yang diterapkannya jauh lebih maju dari rekan seprofesinya.
Menjelang akhir abad ke XVIII perlu dicatat seorang ahli pertanian bangsa Inggris Arthur Young (1741 – 1820). Young membuat percobaan pot untuk menyelidiki bahan mana yang lebih mampu meningkatkan hasil tanaman. Dalam percobaan ini beliau menanam barley (sejenis padi-padian) pada medium pasir yang kedalamannya ditambahkan bahan-bahan seperti arang, minyak kereta api (train oil), kotoran ayam, spiritus dari anggur, nitrat, mesiu senjata (gun powder), empelur, kulit kerang dan berbagai bahan lainnya. Beberapa dari bahan ini dapat menghasilkan pertumbuhan tanam-tanaman, sedang beberapa bahan lainnya tidak dapat tumbuh. Young menuangkan hasil-hasil penelitiannya ke dalam “Annals of Agriculture” sebanyak 46 volume yang berpengaruh bagi kemajuan pertanian Inggris.
Kebanyakan tulisan-tulisan yang disiarkan pada abad ke XVII dan XVIII merefleksikan gagasan, bahwa tetumbuhan itu dibangun oleh satu zat (substance) saja. Pada umumnya selama periode ini peneliti-peneliti itu menitik beratkan risetnya terhadap apa sebenarnya yang menyusun tanaman dan dari mana asalnya. Barulah menjelang penutupan abad ke XVIII, Francis Home mengemukakan, bahwa bukan satu seperti air tanah, zat berasal dari udara, garam-garam dan minyak. Home merasa, masalah pertanian adalah masalah hara yang esensial untuk pertumbuhan tanam-tanaman. Beliau juga melakukan percobaan-percobaan pot dalam usaha mengukur pengaruh penggunaan zat-zat yang berbeda terhadap pertumbuhan tanaman dan melakukan analisa kimia bahan tanaman. Hasil penelitiannya dianggap sebagai batu loncatan menuju ke pertanian ilmiah.
Penemuan oksigen oleh Priestly di sekitar tahun 1775 merupakan kunci pembuka rahasia dari sejumlah pertanyaan yang menyelubungi “Mystery of plant life”. Jan Ingenhousz (1730 – 1799) menunjukkan, bahwa penjernihan udara terjadi jika adanya cahaya, tetapi dalam ruangan gelap, udara tidak dapat dijernihkan. Bersamaan dengan penemuan ini statemen Jean Senebier (1742-1809) berbangsa Swiss yang berpendapat, bahwa peningkatan berat pohon willow dari percobaan Van Helmont disebabkan oleh pengaruh udara.