KULIAH 2 HUBUNGAN AIR TANAH DAN TANAMAN HUBUNGAN

KULIAH 2 HUBUNGAN AIR, TANAH DAN TANAMAN

HUBUNGAN AIR, TANAH DAN TANAMAN

Hubungan air tanah dan Tanaman Fungsi air bagi tanaman • Menjaga tekanan sel • Menjaga keseimbangan suhu • Pelarut unsur hara • Bahan fotosintesis Kebutuhan air tanaman sebagian besar diambil dari dalam tanah Kadar lengas tanah harus terjaga

Kebutuhan air tanaman

FUNGSI AIR • • Penyusun tubuh tanaman (70%-90%) Pelarut dan media reaksi biokimia Media transpor senyawa Memberikan turgor bagi sel (penting untuk pembelahan sel dan pembesaran sel) • Bahan baku fotosintesis • Menjaga suhu tanaman supaya konstan

Bentuk Air Tersedia • Air kapiler, terletak antara titik layu tetap (batas bawah) dan kapasitas lapangan (batas) • Air tidak tersedia, air higroskopis (kurang dari titik layu tetap) dan air gravitasi (di atas kapasitas lapangan)

AIR TANAH 3 macam : 1. air higroskopis : ~ tak dpt digunakan oleh tnm krn terikat kuat oleh partikel tnh dg gaya absorpsi 2. air kapiler : air yg mengelilingi butir tnh secara kontinyu & terdpt dlm ruang kapiler. air ini yg dpt dimanfaatkan tanaman. 3. air gravitasi : tak dpt digunakan tanaman krn air ini selalu bergerak bebas ke bawah akibat gaya gravitasi.

Pola pergerakan air gravitasi dalam tanah

AIR TERSEDIA BAGI TANAMAN : > Air yg berada antara kapasitas lapang & titik layu ~ kapasitas lapang (field capacity) : keadaan yg optimal utk pertumbuhan tnm krn kondisi ini tersedia air dan udara dlm pori-pori tnh, tegangannya (1/10=1/3) atm ~ titik layu (wilting poin) : kondisi dimana KA tnh terikat kuat oleh butir tnh, shg tnm tak dpt menyerapnya. Besarnya tergantung : textur & grm tanah ~ KA diatas FC dan dibawah WP tak tersedia bagi tanaman

Air pada kapasitas lapangan menguntungkan • Adanya imbangan antara pori makro dg mikro • Sebagian besar nutrisi dalam bentuk terlarut • Permukaan akar memiliki luasan terbesar untuk menjalankan proses difusi ion dan aliran masa ion

Keberadaan air dalam tanah

Air Membatasi Pertumbuhan • Jumlah terlalu banyak sering menimbulkan genangan, dan cekaman aerasi • Jumlahnya terlalu sedikit sering menimbulkan cekaman kekeringan • perlu upaya pengaturan lengas tanah supaya optimum, melalui pembuatan saluran drainase mencegah terjadinya genangan, dan saluran irigasi mencegah cekaman kekeringan

• Air hujan dan irigasi masuk ke tanah lewat infiltrasi, mengisi pori mikro tanah, tertahan sebagai lengas • Air tanah memiliki energi kinetik dan potensial • Energi kinetik sangat rendah, bergerak sangat lambat • Energi potensial tinggi, penjumlahan dari potensial gravitasi, potensial matrik, potensial tekanan, dan potensial solut

• Status air tanah digambarkan oleh kandungan lengas • Status air tanah tergantung pada tekstur dan struktur tanah • Tanah lempung menyimpan air lebih banyak daripada tanah pasir, kekeringan di tanah lempung terjadi lebih lambat

Kapasitas Lapangan • Seluruh pori mikro terisi air • Batas air tersedia bagi tanaman • Diukur berdasarkan kandungan lengas setelah tanah jenuh dibiarkan bebas terdrainasi selama 2 – 3 hari • Cara lain: ditentukan pada tanah jenuh yang mengalami tekanan pada 0. 01 Mpa (pasiran) – 0. 033 Mpa (lempungan)

Titik Layu Permanen • Air yang ada berupa air higroskopis • Batas bawah air tersedia • Ditentukan dengan mengukur kandungan lengas pada saat tanaman indikator layu, dan tidak dapat segar kembali setelah dibiarkan semalam di udara basah • Cara lain: dengan mengukur kandungan lengas dari tanah jenuh setelah diberi tekanan 1. 5 Mpa di alat piring tekan

• Titik layu tetap bukan merupakan tetapan tanah, lebih merupakan tetapan tanaman • Titik layu tetap lebih tergantung pada tekanan turgor sel-sel tanaman. Tekanan turgor dipengaruhi oleh komponen osmotik daun, cuaca yang mempengaruhi transpirasi dan komponen yang mempengaruhi ketersediaan air tanah • Tidak ada batas bawah ketersediaan air yang tegas untuk berbagai tanaman

Genangan • Kandungan lengas tanah di atas kapasitas lapangan • Menimbulkan dampak yang buruk terhadap pertumbuhan dan hasil tanaman • Dampak genangan: menurunkan pertukaran gas antara tanah dan udara yang mengakibatkan menurunnya ketersediaan O 2 bagi akar, menghambat pasokan O 2 bagi akar dan mikroorganisme (mendorong udara keluar dari pori tanah maupun menghambat laju difusi)

• Pada kondisi genangan, < 10% volume pori yang berisi udara • Sebagian besar tanaman pertumbuhan akarnya terhambat bila < 10% volume pori yang berisi udara dan laju difusi O 2 kurang dari 0. 2 ug/cm 2/menit • Kondisi lingkungan kekurangan O 2 disebut hipoksia, dan keadaan lingkungan tanpa O 2 disebut anoksia (mengalami cekaman aerasi)

• Kondisi anoksia tercapai pada jangka waktu 6 – 8 jam setelah genangan, karena O 2 terdesak oleh air dan sisa O 2 dimanfaatkan oleh mikroorganisme • Pada kondisi tergenang, kandungan O 2 yang tersisa di tanah lebih cepat habis bila ada tanaman • Laju difusi O 2 di tanah basah 20000 kali lebih lambat dibandingkan di udara • Laju penurunan O 2 dipengaruhi oleh tekstur tanah

• Pada tanah pasiran, kehabisan O 2 terjadi pada 3 hari setelah tergenang sedangkan pada tanah lempungan terjadi < 1 hari, porositas lempungan < daripada pasiran • Penurunan O 2 dipercepat oleh keberadaan tanaman di lahan, akar tanaman menyerap untuk respirasi • Akar tanaman legum berbintil memerlukan O 2 6 x lebih banyak dibandingkan yang dibuang bintilnya (30 : 4. 3 ul O 2/g/menit)

• Genangan selain menimbulkan penurunan difusi O 2 masuk ke pori juga akan menghambat difusi gas lainnya, misal keluarnya CO 2 dari pori tanah. CO 2 terakumulasi di pori, pada tanah yang baru saja tergenang 50% gas terlarut adalah CO 2, sebagian tanaman tidak mampu menahan keadaan tersebut • dampak kelebihan konsentrasi CO 2 mempunyai pengaruh lebih kecil dibandingkan defisiensi O 2

• Genangan mempengaruhi sifat fisik, kimia, dan biologi tanah • Struktur tanah rusak, daya rekat agregat lemah, penurunan potensial redoks, peningkatan p. H tanah masam, penurunan p. H tanah basa, perubahan daya hantar dan kekuatan ion, perubahan keseimbangan hara • Tanaman yang tergenang menunjukkan gejala klorosis khas kahat N • Kekahatan N terjadi karena penurunan ketersediaan N maupun penurunan penyerapannya

• Pada kondisi tergenang ketersediaan N dalam bentuk nitrat sangat rendah karena proses denitrifikasi, nitrat diubah menjadi N 2, NO, N 2 O, atau NO 2 yang menguap ke udara • Pada proses denitrifikasi, nitrat digunakan oleh bakteri aerob sebagai penerima elektron dalam proses respirasi • Genangan berdampak negatif terhadap ketersediaan N, ada keuntungan dari timbulnya genangan yaitu peningkatan ketersediaan P, K, Ca, Si, Fe, S, Mo, Ni, Zn, Pb, Co

• Genangan berpengaruh terhadap proses fisiologis dan biokimiawi respirasi, permeabilitas akar, penyerapan air dan hara, penyematan N • Genangan menyebabkan kematian akar pada kedalaman tertentu akan memacu pembentukan akar adventif di bagian dekat permukaan tanah pada tanaman yang tahan genangan • Kematian akar menjadi penyebab kekahatan N dan cekaman kekeringan fisiologis

• Tanaman legum genangan menghambat pertumbuhan akar dan tajuk, serta menghambat perkembangan dan fungsi bintil akar • Fungsi bintil akar terganggu krn terhambatnya aktivitas enzim nitrogenase dan pigmen leghaemoglobin, kemampuan fiksasi N 2 akan menurun • Tanaman kedelai termasuk tanaman yang tahan genangan, mampu membentuk akar adventif dan bintil akar pada akar tersebut, efek genangan akan hilang begitu akar adventif terbentuk

• Pengaruh genangan pada tajuk tanaman: penurunan pertumbuhan, klorosis, pemacuan penuaan, pengguguran daun, pembentukan lentisel, penurunan akumulasi bahan kering, • Besarnya kerusakan tanaman sebagai dampak genangan tergantung pada fase pertumbuhan tanaman. Fase peka genangan: fase perkecambahan, fase pembungaan, dan pengisian • Genangan pada fase perkecambahan menurunkan jumlah biji yang berkecambah (perkecambahan sangat memerlukan O 2) • Genangan yang terjadi pada fase pembungaan dan pengisian menyebabkan banyak bunga dan buah muda gugur

KEKERINGAN • Kekeringan menimbulkan cekaman bagi tanaman yang tidak tahan kering • Kekeringan terjadi jika lengas tanah lebih rendah dari titik layu permanen • Kondisi di atas timbul karena tidak adanya tambahan lengas baik dari air hujan maupun irigasi sementara evapotranspirasi tetap berlangsung

• Cekaman kekeringan dibagi 3 kelompok yaitu: a. Cekaman ringan jika potensial air daun menurun 0. 1 Mpa atau kandungan air nisbi menurun 8 – 10 % b. Cekaman sedang jika potensial air daun menurun 1. 2 s/d 1. 5 Mpa atau kandungan air nisbi menurun 10 – 20 % c. Cekaman berat jika potensial air daun menurun >1. 5 Mpa atau kandungan air nisbi menurun > 20% jika tanaman kehilangan lebih dari separoh air jaringannya dapat dikatakan tanaman mengalami kekeringan

• Pertumbuhan dan hasil tanaman tidak hanya dipengaruhi oleh cekaman kekeringan, merupakan hasil integrasi dari semua pengaruh cekaman pada proses fotosintesis, respirasi, metabolisme pertumbuhan, dan reproduksi • Proses fisiologis untuk mengetahui dampak kekeringan yang dapat diukur bukaan stomata, laju metabolisme, kerusakan enzim, dan kerapatan akar

• Faktor yang mempengaruhi penurunan pertumbuhan secara langsung bukan potensial air, tetapi potensial osmotik atau tekanan turgor. • Tekanan turgor sel tanaman akan mempengaruhi aktivitas fisiologis pengembangan daun, bukaan stomata, fotosintesis, dan pertumbuhan akar

• Tanaman yg tahan cekaman kekeringan, tekanan turgor daun tetap dipertahankan meski kandungan lengas tanah dan air jaringan menurun. Hal ini terjadi melalui penurunan potensial osmotik daun yang disebut penyesuaian osmotik • Penyesuaian osmotik dapat dilakukan melalui akumulasi atau sintesis zat terlarut yang menurunkan potensial solut dan mempertahankan turgor sel

• Zat yang sering dihasilkan tanaman untuk penyesuaian osmotik pada tanaman yang tahan cekaman kekeringan adalah senyawa prolin yang terakumulasi di jaringan daun • Kandungan prolin pada daun yang mengalami cekaman kekeringan 10 – 100 kali lipat dibandingkan tanaman yang kecukupan air • Pada tanaman yang mengalami cekaman, prolin merupakan komponen asam amino terbesar dalam jaringan (30% dari total nitrogen terlarut)