Kesuburan Tanah Kebutuhan Hara Tanaman UnsurUnsur Esensial Unsurunsur
Kesuburan Tanah Kebutuhan Hara Tanaman
Unsur-Unsur Esensial Unsur-unsur hara esensial adalah (Arnon dan Stout, 1939): 1. Jika tak ada, tanaman tak dapat melengkapi siklus hidupnya 2. Terlibat dalam fungsi-fungsi metabolisme tanaman 3. Fungsi fisiologi dan/atau biokimianya diketahui
Unsur-Unsur Esensial �Biasanya tanaman menunjukkan gejala tertentu yang bisa terlihat jika terjadi kekurangan unsur hara tertentu �Tetapi gejala-gejala kekurangan tersebut dapat juga disebabkan oleh berbagai faktor lain sehingga perlu kehati-hatian ketika melakukan diagnosa gejala kekurangan
Istilah-istilah umum untuk menunjukkan kadar hara tanaman �Kekurangan: kadar suatu unsur esensial tanaman cukup rendah sehingga produksi benar-benar terbatasi dan gejala kekurangan jelas terlihat (Kekurangan yang berat dapat menyebabkan kematian tanaman, sedangkan kekurangan sedang sampai ringan bisa tidak menunjukkan gejala tapi produksi turun) �Batas Kritis: batas kadar hara tanaman yang cukup bagi tanaman (bervariasi antar unsur hara dan tanaman)
Istilah-istilah umum untuk menunjukkan kadar hara tanaman �Kecukupan: kisaran kadar hara tanaman dimana jika unsur hara ditambahkan tidak meningkatkan produksi tapi hanya meningkatkan kadar haranya �Kelebihan atau Keracunan: kadar hara esensial atau unsur lainnya cukup tinggi sehingga pertumbuhan dan produksi menurun
Unsur-Unsur Esensial �Unsur Makro: C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S �Unsur Mikro: Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo, Cl �Unsur Bermanfaat: Co, Ni, Na, Si, Va �Kandungan C, H, dan O tanaman sekitar 90 – 95 % bobot kering tanaman �N dan K merupakan unsur-unsur yang dibutuhkan dalam jumlah yang relatif besar setelah C, H, dan O
Kandungan Relatif dan Rataan Hara Tanaman H O C N K Ca Mg P S Cl Fe Mn B Zn Cu Mo Kadar Relatif 600. 000 4. 500. 000 150. 000 100. 000 50. 000 20. 000 1. 000 500 200 60 1 Kadar Rataan 6, 0 % 45, 0 % 1, 5 % 1, 0 % 0, 5 % 0, 2 % 0, 1 % (0, 01 %) 100 ppm 50 ppm 20 ppm 6 ppm 0, 1 ppm
Variasi Kandungan Hara Tanaman �Iklim, tanah, spesies dan varietas tanaman, serta faktor pengelolaan sangat mempengaruhi komposisi hara tanaman sehingga bisa menyimpang dari nilai yang ditunjukkan dalam tabel �Ketika tanaman mati, unsur-unsur hara dalam sisa tanaman kembali ke tanah melalui reaksi kimia dan biologi yang sama dengan pupuk �Pemahaman yang baik tentang dinamika hara dalam sistem tanah-tanaman-atmosfer dapat memaksimalkan proporsi pupuk yang diserap tanaman
Fungsi Unsur Hara Dalam Tanaman �Pertumbuhan tanaman melibatkan sejumlah besar reaksi enzim dan proses metabolik yang terpadu �Semua proses tersebut tergantung pada kecukupan ketersediaan unsur-unsur hara �Peranan fungsional unsur-unsur hara esensial bervariasi dari unsur yang satu ke unsur yang lain dan kebanyakan memiliki beberapa fungsi
Nitrogen �N merupakan unsur ke empat yang paling banyak dibutuhkan tanaman �Berperan penting sebagai bahan penyusun protein, asam nukelotida, klorofil, dan hormon tumbuh �Kebanyakan tanaman menyerap N dalam bentuk NO 3 atau NH 4+ �Tanaman kacang-kacangan dapat memanfaatkan N 2 dari udara dengan bantuan bakteri simbiotik (reduksi ke NH 4+)
Nitrogen �NH 4+ merupakan bahan antara dalam pembentukan asam-asam amino dan amida yang berakhir dengan protein dan senyawa-senyawa berbobot molekul tinggi yang mengandung N tereduksi �Berbeda dengan amonium, nitrat perlu direduksi terlebih dahulu menjadi bentuk NH 4+ atau NH 3 sebelum menjadi bagian dari molekul yang lebih besar
Nitrogen �Reduksi nitrat diperantarai oleh 2 enzim yaitu reduktase nitrat dan reduktase nitrit �Herbisida tertentu (diuron) dapat menghambat reduksi nitrit dalam daun sehingga kandungannya meningkat �Kebanyakan amonium menjadi bagian dari senyawa organik dalam akar sedangkan nitrat bersifat mobil dalam xylem dan dapat disimpan dalam vakuola akar, batang, dan organ-organ penyimpan
Nitrogen �Akumulasi nitrat dalam vakuola penting untuk keseimbangan kation-anion, osmoregulasi, dan kualitas sayur atau tanaman pakan ternak �Bentuk N mana yang paling banyak diserap tergantung pada tanamannya tapi pemberian N yang seimbang dalam bentuk nitrat dan amonium penting untuk menjaga keseimbangan serapan unsur hara lain dan p. H tanah
Nitrogen �Tergantung juga pada spesies tanaman, kebutuhan N untuk pertumbuhan optimal berkisar antara 2 – 5 % bobot kering tanaman �Apabila kekurangan, pertumbuhan akan terhambat dan N akan dipindahkan dari daun yang sudah dewasa ke daun yang muda �Gejala kekurangan N yang paling mudah terlihat adalah klorosis dan penuaan yang dipercepat pada daun-daun yang lebih tua
Nitrogen �Kecukupan ketersediaan N berhubungan dengan tingginya aktivitas fotosintesa, pertumbuhan vegetatif yang baik, dan warna hijau gelap �Ketersediaan N juga berhubungan dengan penggunaan karbohidrat dalam tanaman; bila kurang N, karbohidrat diendapkan dalam sel-sel vegetatif sehingga menjadi tebal, sebaliknya jika cukup N, protein akan terbentuk dari KH dan berkurang KH yang diendapkan
Nitrogen �Kelebihan N bukan hanya menunda penuaan dan merangsang pertumbuhan tapi juga bisa merubah morfologi tanaman; tanaman sukulen berlebihan sehingga mudah rebah dan mudah diserang hama dan penyakit �Peningkatan rasio bagian atas / akar tanaman terjadi pada tanaman tahunan dan semusim yang kelebihan N �Masalah kelebihan N bisa diatasi dengan zat penghambat tumbuh (klorokolin klorida atau pacobutrasol)
Fosfor �Fosfat (H 2 PO 4 -) dan orthofosfat (HPO 42 -) merupakan bentuk fosfor yang diserap tanaman �Setelah diserap, fosfat tidak direduksi dan bisa berada dalam tanaman sebagai fosfat anorganik (Pi) atau terikat sebagai ester fosfat (fosfat gula) atau ikatan pirofosfat kaya enerji (ATP) �Fungsi yang paling esensial P dalam tanaman adalah dalam penyimpanan dan perpindahan enerji (ATP – ADP) �Pada kebanyakan reaksi enzim, fosfat anorganik bisa sebagai senyawa penyusun atau sebagai produk akhir
Fosfor �Ikatan fosfat lain yang lebih stabil adalah diester fosfat dalam struktur makromolekul �Fungsi fosfor sebagai penyusun struktur makromolekul yang paling utama adalah dalam asam nukleitida (DNA dan RNA) serta fosfolipid biomembran �Walaupun konsentrasinya rendah dalam sel, ester fosfat (C-P) dan fosfat kaya enerji (P-P) merupakan mesin metabolik sel
Fosfor �Fosfat anorganik (Pi) juga mengontrol beberapa reaksi enzim �Pelepasan Pi dari vakuola ke sitoplasma menyebabkan proses respirasi berjalan cepat dan dimulainya proses pematangan �Dalam daun, fotosintesa dan pemisahan karbon dalam siklus terang-gelap sangat dipengaruhi oleh konsentrasi Pi dalam stroma kloroplas
Fosfor �Selain Pi, tanaman bisa juga menyimpan fosfor dalam bentuk polifosfat dan phytate �Polifosfat banyak dijumpai dalam daun apel dan beberapa spesies tanaman Australia �Phytate merupakan bentuk tersimpan yang tipikal dalam biji dan benih �Phytate juga ditemukan pada perakaran dan umbi tanaman seperti wortel dan alfafa
Fosfor �Kebutuhan fosfor untuk pertumbuhan optimal sekitar 0, 3 – 0, 5 % bobot kering tanaman �Peluang keracunan fosfor meningkat jika kandungannya lebih besar dari 1% �Turunnya luas permukaan daun dan jumlah daun merupakan akibat kekurangan fosfor �Sering kandungan klorofil meningkat akibat kekurangan fosfor sehingga daun berwarna hijau gelap
Fosfor �Pertumbuhan bagian atas tanaman juga akan lebih terhambat akibat kekurangan sehingga rasio bagian atas / akar tanaman turun �Disamping itu, kekurangan fosfor juga menghambat pembentukan organ reproduktif, penundaan pembungaan, penurunan jumlah bunga, pembentukan benih terhambat, dan penuaan daun dipercepat �Pada jagung dan beberapa spesies rumput-rumputan, kekurangan P ditandai dengan daun / tepi daun berwarna ungu
Kalium �Ion K+ secara aktif diserap akar tanaman dari larutan tanah �Konsentrasi K+ dalam jaringan vegetatif berkisar antara 1 – 4 % dari bobot kering �K tidak membentuk senyawa kompleks dalam tanaman tapi hanya sebagai ion K+ dalam larutan atau terikat pada muatan negatif �Fungsi K dalam tanaman terdiri atas: aktivasi reaksi enzim, pengaturan tekanan osmotik, produksi ATP, translokasi asimilat, serapan N, dan sintesa protein
Kalium �Lebih dari 80 enzim tanaman membutuhkan K untuk aktivasinya �Kebanyakan enzim-enzim tersebut berada dalam jaringan merismatik pada titik-titik pertumbuhan (diatas dan dibawah permukaan tanah) �Enzim sintetase pati dan nitrogenase (N 2 ke NH 3) adalah 2 dari sejumlah enzim yang diaktivasi oleh K �K meningkatkan transport KH dan pemanfaatannya untuk sintesa asam amino
Kalium �Konsentrasi K dalam tanaman yang jauh melebihi kation-kation lain menyebabkan peranannya dalam regulasi osmotik sangat penting �K menyebabkan tekanan osmotik meningkat sehingga air tertarik masuk kedalam akar tanaman �Pembukaan stomata terjadi akibat peningkatan tekanan turgor sel-sel penjaga meningkat disebabkan oleh masuknya K �K mempengaruhi laju transpirasi dan serapan air melalui pengaturan pembukaan stomata
Kalium �Hasil-hasil fotosintesa harus diangkut ke organ-organ tanaman untuk disimpan atau digunakan untuk pertumbuhan �Pengangkutan fotosintat tersebut membutuhkan enerji dalam bentuk ATP dan sintesa ATP butuh K �Serapan N dan sintesa protein menurun pada tanaman kekurangan K akibat terbatasnya ketersediaan ATP untuk ke 2 proses tersebut
Kalium �Gejala kekurangan K yang tampak pada tanaman: noda-noda berwarna putih pada tepi daun, daun mengeriting, klorosis dan nekrosis pada tepi daun, atau melemahnya jerami pada tanaman penghasil bijian �Karena K mobil dalam tanaman, gejala kekurangan akan muncul lebih dahulu pada daun-daun bagian bawah (dewasa) kemudian menjalar ke atas jika kekurangan berlanjut
Kalium �Kekurangan K pada tanaman bisa juga terjadi tanpa adanya gejala yang tampak dan hal ini dikenal sebagai kelaparan tersembunyi (hidden hunger) �K juga bisa diserap melampaui kebutuhan dan hal ini dikenal sebagai konsumsi berlebihan (luxury consumption) �Kelaparan tersembunyi dan konsumsi berlebihan bisa juga terjadi pada hara-hara yang lain
Kalsium �Kalsium diserap tanaman dalam bentuk Ca 2+ dan konsentrasinya dalam tanaman berkisar antara 0, 2 – 1, 0 % �Kalsium memiliki peranan penting dalam struktur dan permeabilitas membran sel, metabolisme N / serapan NO 3, pengaturan serapan kation-kation lain (K+ dan Na+), pemanjangan dan pembagian sel, serta keluar dan mekarnya daun-daun baru
Kalsium �Kekurangan Ca, dengan demikian, menyebabkan kehilangan hambatan terhadap senyawa-senyawa yang berdifusi, terhambatnya serapan NO 3, konsentrasi K+ dan Na+ hampir sama, kegagalan pertumbuhan ujung apikal akar dan ujung pucuk tanaman, terhambatnya kemunculan dan mekarnya daun baru �Pada sayur-sayuran dan buah-buahan, indikator kekurangan Ca menyebabkan ketidakteraturan jaringan-jaringan penyimpan
Kalsium �Ca merupakan hara yang tidak mobil dalam tanaman sehingga kekurangan akan terjadi lebih dahulu pada jaringan-jaringan yang masih muda dan organ penyimpan �Translokasi ke akar juga terbatas sehingga mencegah Ca keluar ke larutan tanah yang rendah Ca
Magnesium �Magnesium diserap sebagai Mg 2+ dan konsentrasinya dalam tanaman bervariasi antara 0, 1 – 0, 4 % �Fungsi paling penting dari Mg adalah penyusun utama molekul klorofil �Fungsi lain Mg adalah sebagai komponen struktural ribosom serta terlibat dalam sejumlah fungsi biokimia dan fisiologi seperti aktivitas enzim fosforilasi (transfer fosfat dari ATP)
Magnesium �Karena proses transfer enerji terjadi dalam proses fotosintesa, glikolisis, siklus asam sitrat/ Krebs, dan respirasi maka Mg 2+ penting dalam semua proses metabolisme tanaman �Mg bersifat mobil dalam tanaman sehingga gejala kekurangan akan pertama muncul pada daun-daun dewasa �Pada kebanyakan spesies, kekurangan Mg menyebabkan klorosis antar urat daun dan hanya urat daun tetap hijau �Jika kekurangan Mg semakin berat, jaringan daun berwarna kuning pucat seragam, kemudian coklat dan nekrotik
Sulfur �Sulfur diserap akar tanaman dalam bentuk ion sulfat (SO 42 -) dan konsentrasinya antara 0, 1 dan 0, 4% �SO 2 dalam jumlah kecil dapat diserap melalui daun tanaman tapi dalam konsentrasi tinggi menjadi racun �Debu atom S yang tidak larut dalam air pada daun tanaman bisa juga masuk kedalam jaringan tapi mekanismenya belum diketahui �Kebutuhan S tanaman meningkat dari ordo Gramineae < Leguminose < Cruciferae
Sulfur �Sebagian besar SO 42 - direduksi dalam tanaman menjadi bentuk –S—S dan –SH tapi bentuk SO 42 masih bisa dijumpai dalam jaringan tanaman dan sap sel �Kekurangan S akan sangat menghambat pertumbuhan tanaman yang dicirikan oleh klorosis yang seragam menyerupai gejala kekurangan N �Berbeda dengan N yang mobil, S tidak mobil sehingga gejalanya akan pertama muncul pada daun-daun yang masih muda
Sulfur �S memiliki banyak fungsi penting dalam pertumbuhan dan metabolisme tanaman; dibutuhkan untuk sintesa asam amino sistin, sistein, dan methionin (komponen esensial protein) �Satu dari fungsi-fungsi utama S dalam protein adalah pembentukan ikatan disulfida (--S—S--) antara rantai -rantai polipeptida yang berasal dari reaksi 2 molekul sistein menghasilkan sistin �S juga dibutuhkan untuk sintesa koenzim A, biotin, thiamin atau vitamin B, dan glutathion
Sulfur �Walaupun bukan komponen penyusun, S dibutuhkan untuk sintesa klorofil �S adalah bagian yang penting dari feredoksin dalam kloroplas �Rasa dan bau yang khas tanaman famili onion dan mustard merupakan S dalam bentuk senyawa mudah menguap �Tanaman kekurangan S menyebabkan terjadinya penumpukan N-non protein dalam bentuk NH 3 dan NO 3 -
- Slides: 38