Secara umum, tanaman hanya menyerap unsur hara yang diperlukan jika terdapat dalam bentuk senyawa kimia yang mudah terlarut. Unsur hara dari pupuk organik hanya dilepaskan ke tanah melalui pelapukan yang dapat memakan waktu lama. Pupuk kimia atau pupuk anorganik memberikan unsur yang langsung terlarut ke tanah dan siap diserap tumbuhan tanpa memerlukan proses pelapukan.
Empat senyawa utama dalam pupuk kimia atau pupuk anorganik yaitu nitrogen (N), fosfor (P), kalium (K), dan Sulfur (S). Jenis pupuk ini paling banyak digunakan oleh petani dan dijual oleh para produsen pupuk. Pupuk Kimia atau pupuk anorganik yang di jual biasanya ada yang tunggal (mengandung hanya satu unsur hara) dan ada yang majemuk (mengandung dua atau lebih unsur hara). Contoh pupuk tunggal yang banyak di jual di pasaran adalah Urea yang mengandung Unsur Hara Nitrogen (N). Untuk pupuk majemuk contohnya adalah NPK Phonska, yang mengandung 4 unsur hara, yaitu Nitrogen (N), Phosphat (P), Kalium (K), dan Sulfur (S).
Pupuk nitrogen dibuat dengan menggunakan Proses Haber yang ditemukan pada tahun 1915. Proses ini menggunakan gas alam sebagai sumber hidrogen, dan gas nitrogen dari udara pada temperatur dan tekanan yang tinggi dengan bantuan katalis menghasilkan amonia sebagai produknya. Amonia dapat digunakan sebagai bahan baku pupuk lainnya seperti ammonium nitrat dan urea. Pupuk ini dapat dilarutkan terlebih dahulu dengan air. Sebelum ditemukannya proses Haber, mineral seperti natrium nitrat ditambang untuk dijadikan sumber pupuk nitrogen anorganik. Mineral ini masih ditambang sampai sekarang.
Proses lainnya dalam pembuatan pupuk kimia atau pupuk anorganik adalah Proses Odda yang disebut juga dengan proses Nitrofosfat. Bebatuan fosfat dengan kadar fosfor hingga 20% dilarutkan ke asam nitrat untuk menghasilkan asam fosfat dan kalium nitrat. Bebatuan fosfat juga bisa diproses menjadi mineral P2O5 dengan bantuan asal sulfat. Melalui tungku listrik, mineral fosfat juga bisa direduksi menjadi fosfat murni, namun proses ini sangat mahal.
Kalium secara komersial dapat ditemukan di berbagai tempat, mulai dari bebatuan di dalam bumi hingga sedimen di dasar laut. Bebatuan yang mengandung kalium seringkali berada dalam bentuk kalium klorida yang juga ditemukan bersamaan dengan mineral natrium klorida. Bebatuan yang mengandung kalium ditambang dengan bantuan air panas sehingga larut. Larutan ini diuapkan dengan bantuan sinar matahari. Senyawa amina digunakan untuk memisahkan KCl dengan NaCl.
Penggunaan pupuk kimia atau anorganik secara komersial telah berkembang dan meningkat hingga 20 kali lipat dibandingkan 50 tahun yang lalu dengan jumlah konsumsi saat ini mencapai 100 juta ton nitrogen anorganik per tahun. Tanpa pupuk anorganik, diperkirakan sepertiga bahan pangan saat ini tidak dapat berproduksi. Penggunaan pupuk fosfat juga meningkat dari 9 juta ton (1960) menjadi 40 juta ton (2000). Setiap hektare tanaman jagung membutuhkan antara 30 hingga 50 kilogram pupuk fosfat, sedangkan kedelai membutuhkan 20-25 kg.
Penerapan
Pupuk kimia atau pupuk anorganik digunakan di semua jenis tanaman pertanian dengan jumlah pemberian bergantung pada jenis tanaman dan tingkat kesuburan tanah saat ini. Misal tanaman pertanian jenis legum (seperti kedelai) tidak membutuhkan pupuk nitrogen anorganik sebanyak tanaman lain karena mampu mengikat nitrogen.
Namun penerapan pupuk anorganik berlebih mampu menyebabkan peningkatan keasaman tanah terutama tanah di wilyah yang beriklim tropis, karena mineral yang tidak dimanfaatkan mampu bereaksi dengan air yang ada di tanah membentuk senyawa asam. Untuk mencegah hal ini, status kandungan unsur hara dari tanaman dan tanah perlu dinilai sebelum penerapan pupuk anorganik.
