Dalam pertumbuhan penduduk yang semakin pesat, maka tuntutan untuk menyediakan pangan semakin tinggi. Negara pertanian seperti Indonesia tidak hanya harus memenuhi pangan bagi penduduknya, tetapi bagi masyarakat dunia.
Kegiatan pertanian yang telah berlangsung selama puluhan tahun makin lama makin menggerus kesuburan tanah Indonesia. Unsur hara alamai dalam tanah semakin menipis dan menurunkan produksi pertanian. Untuk menggenjot kembali produksi pertanian dalam waktu singkat, petani memilih menggunakan pupuk kimia (anorganik).
Pilihan ini dalam jangka panjang ternyata menimbulkan dampak buruk bagi lingkungan. Penggunaan pupuk kimia dalam jangka panjang dapat mengubah tingkat keasaman tanah. Tanah dapat menjadi terlalu asam atau terlalu basa. Akibatnya tanaman tidak dapat tumbuh maksimal. Penggunaan pupuk kimia berlebihan meningkatkan kandungan kimia dalam tanah. Kondisi tanah yang seperti ini menyebabkan mikroorganisme tanah yang seharusnya berperan dalam pertumbuhan tanaman, mati. Tidak hanya menimbulkan masalah di tanah, penggunaan pupuk kimia berlebih juga dianggap sebagai salah satu penyebab perubahan iklim
Dari beragam jenis pupuk yang digunakan petani, urea merupakan salah satu pupuk kimia paling populer. Pupuk urea mengandung nitrogen berkadar tinggi. Nitrogen merupakan salah satu unsur yang diperlukan tanaman, yaitu untuk mempercepat pertumbuhan tanaman dan membentuk daun hijau. Meskipun cenderung menurun, hingga tahun 2017 konsumsi pupuk urea masih di kisaran 4 hingga 5 juta ton per tahun, menurut data yang dikeluarkan oleh Asosiasi Produsen Pupuk Indonesia (APPI). Tingginya angka ini bukan hanya karena kebutuhan, tetapi juga didorong oleh adanya subsidi pemerintah untuk penggunaan pupuk kimia sehingga harga pupuk kimia relatif lebih rendah daripada pupuk organik.
Di sisi lain, urea merupakan sumber emisi gas N2O, salah satu gas penyebab efek rumah kaca, yang dinilai ratusan kali lebih kuat daripada karbondioksida. Internasional Panel on Climate Change (IPCC) memperkirakan bahwa untuk setiap 100 kg pupuk nitrogen yang diaplikasikan pada tanah, 1 kg akan berakhir di atmosfer sebagai gas N2O, Lepasnya nitrogen ke udara akan lebih banyak jika cara pengaplikasian pupuk nitrogen tidak dilakukan dengan benar.
Kebiasaan lama petani adalah mengaplikasikan urea dengan metode tebar. Padahal urea mudah menyerap air dan mudah menguap. Metode tebar ini justru memungkinkan sebagian besar urea tersapu air, mengalami penguapan, atau bereaksi dengan oksigen menghasilkan nitrat. Nitrat memang dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman, namun nitrat yang tersisa dalam tanah malah menyebabkan pencemaran tanah dan air. Karena dapat larut dengan mudah dalam air, nitrat dapat masuk ke dalam aliran air tanah.
Oleh karena itu, sejak beberapa tahun lalu, sejumlah riset baik di dunia berusaha mencari cara untuk meningkatkan efektivitas pupuk nitrogen sekaligus menekan pencemaran akibat penggunaan pupuk nitrogen, khususnya urea. Banyak peneliti menyarankan supaya pupuk nitrogen diaplikasikan dengan cara ditanam dekat dengan tanaman. Sebuah penelitian yang dilakukan oleh peneliti China dan Jerman menunjukkan adanya penurunan emisi N2O, NH4, dan NO yang signifikan ketika urea ditanam 10-15 cm dalam tanah. Penelitian yang dilakukan selama tahun 2013-2014 pada budidaya padi ini mencatat emisi NO dan N2O berkurang sekitar 50% dibandingkan dengan aplikasi urea dengan cara ditebar. Dengan mengurangi lepasnya nitrogen ke udara, berarti menyediakan cukup nitrogen bagi tanaman, sehingga membantu menaikkan produktivitas tanaman.
Hasil riset di atas memberikan gambaran bahwa dampak buruk pupuk kimia terhadap lingkungan juga dapat dikurangi dengan menerapkan cara penggunaan yang tepat. Namun praktek yang “kembali ke alam“ diperlukan untuk memulihkan kondisi tanah. Penggunaan pupuk organik masih lebih banyak disarankan oleh pemerhati lingkungan daripada sekedar mengurangi penggunaan pupuk kimia.