Dalam metabolisme karbon, tanaman tebu tergolong Tipe C4 (Siklus Kalvin). Rangkaian Tipe C4 lebih pendek daripada Tipe C3 (Siklus Kreb), sehingga ia lebih efisien dalam metabolisme tanaman. Sinar matahari mengubah CO2 + H2O ~ CHO (karbohidrat) + Energi (E), dalam klhorofil tanaman tebu. Energi cahaya matahari diikat unsur P menjadi energi metabolik tinggi (high metabolic energy, ATP). Selanjutnya energi ATP digunakan dalam metabolisme pembentukan gula (sukrose) dari senyawa glukose + fruktose. Untuk setiap molekul P dalam ATP terkandung 4.000 kalori. Jadi, setiap molekul ATP mengandung 12.000 kal. Bila terjadi defisiensi P maka berarti bahwa tanaman tebu akan kekurangan energi metabolisme dan pertumbuhan tanaman serta produksi gula akan berkurang.
Masalah Rendemen dan Unsur P
Dalam sejarah pertebuan di Indonesia, rendemen gula pernah mencapai 14 %; tetapi akhir-akhir ini hanya sekitar 7 %. Berbagai faktor seperti: musim tanam tidak tepat, faktor kemasakan, aktivitas invertase memproduksi gula reduksi, transportase saat panen, dan lain-lain, disinyalir menjadi penyebab rendahnya rendemen tersebut.
Di pihak lain, pembudidayaan lahan secara terus menerus (sistem ratun), tanpa mengikuti kaedah-kaedah konservasi kesuburan tanah yang benar, diikuti penggunaan unsur N tinggi serta P, K, Mg, dan Si yang tidak seimbang, menyebabkan terjadi degradasi kesuburan tanah. Pada kondisi tanah terdegradasi, unsur P merupakan salah satu unsur hara makro yang membatasi pertumbuhan tanaman tebu dan produksi gula.
Fosfor dalam tanah
Unsur kedua setelah N yang menyebabkan pertumbuhan kritis pada tanaman tebu adalah fosfor (P). Defisiensi unsur P nyata akibatnya karena serapan-serapan unsur lain bisa terhambat.
Peran fosfor bagi tanaman melalui pengaruhnya terhadap fotosintesis, metabolisme karbohidrat, pemasakan batang (ripening), rendemen gula, ketahanan terhadap hama-penyakit, dan lain-lain. Jumlah fosfor dalam mineral lebih banyak dibandingkan dengan
nitrogen, tetapi jauh lebih sedikit dari kalium, kalsium, dan magnesium. Penting diketahui bahwa hampir semua fosfor dalam tanah tidak tersedia bagi tanaman. Juga bila diberikan sebagai pupuk, fosfor sering kali menjadi tidak tersedia akibat "fiksasi".
Sumber fosfor
Fosfor dalam tanah berada dalam bentuk senyawa organik maupun anorganik. Bila dalam bentuk organik, maka perombakan merupakan proses penting dalam penyediaan P bagi tanaman. Fosfor dalam mineral misalnya apatit, strengit, varasit, dan lain-lain, lebih sulit tersedia. Fosfor organik dijumpai sebagai senyawa fitin, asam nukleat, dan lain-lain; dan ada pendapat bentuk P-organik ini tersedia bagi tanaman. Fosfor anP-organik umumnya dijumpai sebagai:
Senyawa Ca, Fe, dan Al, Dalam larutan tanah,
Terjerap (adsorpted) pada permukaan komplek padatan, Terserap (absorbed) dalam fase padatan, dan
Anion fosfat terikat pada kisi-kisi liat.
Reaksi pertukaran anion fosfat terjerap sangat lambat dibandingkan dengan reaksi kation secara individual. Pelepasan fosfat secara perlahan-lahan terjadi selama periode tanam; hal ini dijadikan dasar pemberian pupuk P setiap awal periode tanaman.
Sifat dan Perilaku fosfor
Bentuk fosfat tersedia adalah anion-anion: H2PO4-, HPO42- , dan PO43- larut dalam cairan tanah. Bentuk-bentuk ion ini sangat ditentukan oleh pH tanah. Pada pH rendah, ion H2PO4- dominan; sedang pada pH tinggi ion HPO42-. Ion PO43- terjadi bila pH di atas 10.0 sehingga bentuk ini pada kisaran normal pH tanah mineral (4.0 hingga 8.0) jarang dijumpai. Jumlah ion H2PO4- dan HPO4 2-berimbang pada kondisi pH netral; sehingga disepakati bahwa pH netral merupakan kondisi terbaik bagi ketersediaan fosfat. Pada tanah masam, kelarutan kation-kation Fe, Al, Mn, Cu, Zn dominan; sedang pada tanah alkalin Ca dan Mg dominan. Ion fosfor sangat mudah bereaksi dengan kation-kation tersebut membentuk ikatan kompleks yang mengendap dan sukar tersedia. Dengan besi, aluminium, dan mangan, ion P membentuk mineral strengit, varasit, dan mangani-fosfat yaitu bentuk-bentuk utama fiksasi fosfat pada tanah-tanah masam. Ikatan P dengan kalsium membentuk mineral
apatit, merupakan bentuk fiksasi P pada tanah alkalin atau kalkareus.
Fosfor dalam tanaman
Unsur P, seperti halnya N, berkaitan erat dengan penyusun bagian penting tanaman seperti asam nukleat pada inti sel. Oleh karena itu, defisiensi P berakibat pada penurunan pertumbuhan secara drastik. Fosfor berfungsi pada berbagai reaksi biokimia dalam metabolisme karbohidrat, lemak dan protein. Senyawa fosforilasi bertindak sebagai intermediat, penyimpan dan penyedia energi reaksi-reaksi khusus seperti respirasi dan fermentasi. Fosfor khususnya penting dalam proses pertumbuhan benih/stek,
pemasakan batang, serta perkembangan akar; di samping berfungsi sebagai penyangga kemasaman dan kealkalian sel tanaman.
Fosfor menentukan keragaan/vigur dan meningkatkan kualitas tanaman. Ia membantu pembentukan sel-sel baru, memacu pertumbuhan, dan mempercepat perkembangan daun melalui pemunculan kelopak, dan kemasakan tanaman. Ia juga meningkatkan ketahanan (resistensi) terhadap hama penyakit dan memperkuat batang, jadi mengurangi tendensi rebah. Ia mengimbangi pengaruh kerusakan akibat kelebihan nitrogen dalam tanaman. Bila terjadi defisiensi fosfor dalam tanah, tanaman gagal memulai pertumbuhan awal, tidak membantu perkembangan sistem perakaran, tetap kerdil dan kadang-kadang cenderung menyebabkan batang dan daun berwarna ungu kemerahan atau keunguan berhubungan dengan kadar gula tidak normal dan terjadi pembentukan anthosianin. Karena fosfor berperan dalam mengefisienkan fungsi dan penggunaan nitrogen maka gejala defisiensi P seringkali tampak identik dengan N.
Masalah fosfor dalam Tanah
Ketersediaan P sering dikaitkan dengan rekasi tanah (pH). Pada tanah-tanah masam difiksasi oleh ion-ion Al, Fe, atau Mn; dan pada tanah alkalin oleh Ca. Umumnya ketersediaan P tidak bermasalah pada tanah netral. Keberadaan anion seperti SO42-, SiO44-, NO3-, atau Cl- dapat mengganggu ketersedian P (common ion effect). Kondisi basah-kering bergantian, dan juga tanah-tanah berkadar liat tinggi dapat pula dikaitkan dengan permasalahan ketersediaan P akibat terfiksasi atau teretensi.
Teknologi Fosfor untuk Peningkatan Rendemen Tebu Tanah:
Kesuburan tanah berkelanjutan (potensial, jangka panjang): asam humat, unsur silikat (unsur natrium).
Kesuburan tanah aktual (jangka pendek, ameliorasi): imbangan (N, P, K); efek ion senama (anion-anion Silikat, Sulfat,Nitrat, Khlor); dan efisiensi serapan, pelepasan fiksasi/retensi.
Fisiologi tanaman tebu:
Peningkatan peran Fosfor ~ vegetatif: fotosintesis, metabolisme karbohidrat ~ generatif: ripening, metabolisme sukrose.
Peran unsur mikro: Cu, Zn, B ~ prekursor enzim, metabolisme sukrose.
Zat Pemacu Tumbuh: auksin, GA
Inhibitor (penghambat) invertase ~ mencegah pembentukan gula reduksi.