DASAR ILMU TA AH
Unsur Hara Tanah
Unsur hara esensial
Produktivitas tanaman dipengaruhi: defisiensi unsur hara pembatas utama kelebihan unsur hara harapada kondisi tertentu (misalnya lingkungan tanah masam), konsentrasi unsur hara esensial dan unsur hara lain dalam tanah dapat bersifat toksik untuk pertumbuhan beberapa tanaman.
Klasifikasi Unsur Hara Esensial
Atas dasar jumlah yang diperlukan tanaman (bukan jumlahnya dalam tanah ) Unsur Hara Makro
Dari Udara dan Air: C, H, O Dari Tanah: N, P, K, Ca, Mg, S primer
sekunder
Unsur Hara Mikro (dari tanah)
Fe, B, Mn, Cu, Zn, Mo, Cl, Co
Suatu unsur hara dianggap esensial jika: 1.
2.
3.
defisiensi unsur hara tersebut menyebabkan tanaman tidak mungkin dapat menyelesaikan stadium vegetatif dan reproduktifnya defisiensi adalah bersifat spesifik pada unsur yang dimaksudkan, dan hanya dapat dihindari atu diperbaiki dengan menambahkan unsur tersebut unsur tersebut terlibat langsung dalam nutrisi tanaman
Tetapi:
definisi di atas sangat terbatas, karena dapat juga terjadi bahwa unsur tidak esensial dapat mengganti esensialitas unsur tersebut:
Contoh, pada konsentrasi yang tinggi, bromin dapat menggantikan klorin, sehingga berdasar definisi butir (2) diatas, klorin tidak dekelompokkan dalam kelas esensial.
Akuisisi Unsur Hara Tanaman Kontak Akar tanaman -Hara 1. Intersepsi Akar - Ion diambil akar ketika akar berkembang dalam tanah. 2. Aliran Masa – Ion di transportasikan ke akar melalui aliran air yang saling berhubungan. Aliran air dalam tanah disebabkan oleh transpirasi air oleh tanaman (asalnya diserap akar) ke daun melalui stomata. 3. Difusi – pergerakan disepanjang kisaran titik konsentrasi, dari konsentrasi tinggi ke rendah
Ringkasan Pergerakan Unsur Hara ke Akar
Bentuk N tanah 1. 2.
NITROGEN
Anorganik - NO3-, NH4+ Organik – tidak tersedia bagi tanaman: 9797-98% total N tanah dalam bentuk organik. 11-2% per tahun di mineralisasi
Nitrogen (N): 11-5%
Digunakan dalam jumlah besar, melebihi unsur lainnya
mobil dalam tanaman
Fungsi dalam tanaman
Komponen molekul klorofil Komponen asam nukleat (DNA dan RNA) Terus menerus digunakan karena protein digunakan
Nitrogen (N): 11-5%
Gejala Defisiensi (kekahatan) Tanaman menjadi kerdil dan/atau menjadi kuning pada daun yang tua N bersifat mobil dalam tanaman, jadi daun baru dapat tetap hijau Kelebihan N menghambat pemasakan, tanaman sukulen dan mudah terserang hamahama-penyakit
Mineralisasi N organik
mineralisasi terjadi dalam tiga tahap - aminisasi aminisasi,, amonifikasi dan nitrifikasi Faktor penting perlu diingat sehubungan dengan nitrifikasi Nitrifikasi memerlukan oksigen. Reaksinya melepaskan H+ yg menyebabkan kemasaman Melibatkan mikroorganisme, oleh karena itu proses ini dipengaruhi kondisi lingkungan tanah
Faktor mempengaruhi konversi NH4+ ke NO3 Suhu tanah pH tanah (nitrifikasi lambat pada pH 5.8 - 6.0) Aerasi tanah - O2 diperlukan untuk konversi Air tanah – tdk terjadi nitrifikasi jika tanah jenuh air atau sangat kering. Konsentrasi NH4+ dan adanya organisme nitrifikasi Rasio C/N tinggi.
Kehilangan N tanah
Pencucian NO3- -- penting pada tanah berpasir di Indonesia. Denitrifikasi – kehilangan N pada kondisi tergenang (tdak ada O2)
NO3- => NO2 NO3NO2-- => N2 Disebabkan oleh mikroorganisme anaerobik
Volatilisasi – N hilang dalam bentuk gas, masalah tanah berpasir Urea
NH4+ fertilizers
Anhydrous Ammonia (NH3)
Reaksi N organik dalam tanah 1.
2.
Amonium - NH4+ - kation yang dijerap olehj kompleks pertukaran dalam tanah (BO dan liat). Tahan pencucian selama dalam bentuk NH4+ . Tapi, pada kondisi tertentu amonium dikonversi menjadi nitrat. Nitrat - NO3- - anion dan tidak dijerap dan bergerak dalam air tanah; dapat tercuci menyebabkan kehilangan N tanah dan masalah pencemaran
Fiksasi Nitrogen Secara Biologi
1.
Fiksasi N simbiosissimbiosis- mikroorganisme yang tumbuh beraosiasi dengan tanaman, keduanya memperoleh manfaat . Fiksasi N nonnon-simbiosissimbiosis- bakteri dan ganggang hijau biru yang hidup bebas dalam tanah
Secara Fisikokimia
2.
Oksidasi alami – panas petir mengkombinasikan N2 dan O2. Dibawa ke tanah oleh hujan atau salju Industri – pabrik pupuk N2 + 3H+ ==> 2NH3 Nitrogen dari udara Hidrogen dari gas alam – harga minyak bumi mempengaruhi harga pupuk
Fosfor Karakteristik dalam tanah
P bergerak lambat dalam tanah; pencucian bukan masalah, kecuali pada tanah yang berpasir. P lebih banyak berada dalam bentuk anorganik dibandingkan organik Di dalam tanah kandungan P total bisa tinggi tetapi hanya sedikit yang tersedia bagi tanaman. Tanaman menambang P tanah dalam jumlah lebih kecil dibandingkan N dan K
Bentuk P tanah
P organik
30 - 50% dari P total dalam tanah dalam bentuk bahan organik Rasio C:N:P dalam bahan organik tanah sekitar 100 - 10 -1.
P anorganik
Mineral tanah - apatit [ Ca3(PO4)2] * CaF2 Hidroksida Fe dan Al – pada tanah masam, P bereaksi dengan Fe dan Al tidak larut dan tidak tersedia bagi tanaman; “fiksasi P “ (problem utama pada tanah masam) Kalsium Phosphate dibentuk dalam tanah dengan pH > 7. Phosphor dalam larutan tanah Konsentrasi rendah 0.05 to 0.2 ppm Konsentrasi larutan dipengaruhi oleh kelarutan dan jumlah fase padat
Faktor mempengaruhi kapasitas fiksasi P
Jumlah dan tipe liat – liat kaolinit biasanya berasosiasi dengan kandungan oksida Fe dan Al yang tinggi.
Kemasaman Tanah – pada pH dibawah 5 ada sejumlah besar Al dapat dipertukarkan
Level P dalam tanah. Jika telah terbentuk bertahun--tahun, kapasitas fiksasi P sudah mantap. bertahun
Fosfor (P) : 0.10.1-0.5 % P
Bentuk diserap tanaman H2PO4- - orthophosphate primer H2PO4= - orthophosphate sekunder Mobil dalam tanaman Fungsi dalam tanaman Memacu pemasakan, merangsang pertumbuhan akar yg baik, meningkatkan toleransi thd kekeringan, meningkatkan daya kecambah biji, penting untuk pembentukan biji dan buah Penting dalam cadangan dan transfer energi (ADP+ATP) Komponen asam nukleat (DNA dan RNA)
Fosfor (P) : 0.10.1-0.5 % P
Gejala Defisiensi Reduksi pertumbuhan, kerdil Warna hijau tua – becak ungu pada daun jagung, Menunda pemasakan Penbentukan biji gagal
KALIUM
Soil K
Origin of soil K is primary minerals from which soil is formed. K-feldspars mica clay clay-- illite, vermiculite and chlorite Plants take up K in the ionic form (K+)
Availability of K in the soil
Relatively unavailable K (90(90-98%) part of the crystal structure of minerals Slowly available (1(1-10%) K that is bonded in the interlayer position of clays. Readily available - 1-2% - K on cation exchange sites and K in soil solution. weathering usually moves K towards the available forms. However, applying large amounts of fertilizer K can reverse this
Soil K
K fixation -- Trapped in the innerlayer of illite and vermiculite (2:1 clays) Factors affecting availability of K Soil parent material
feldspars and micas are high in K. If these minerals are present the soil will be high in K.
Soil texture - Fine textured soils have more K than coarse textured soils Intensity of weathering - High temperature and rainfall cause faster breakdown of minerals but also more leaching loss.
Although soils contain large total amounts of K it is usually necessary to add K with fertilizers
Effect of pH on retention of applied K
Leaching loss of K from a sandy soil was greatly reduced when the soil was limed at pH 5.1 a large portion of the exchange complex is occupied by Al3+ which is held more tightly than K. Therefore, K is blocked from the exchange site. When limed Ca2+ occupies the exchange sites and K can displace the Ca2+ and be held in the soil
Kalium (K): 0.50.5-6% K
Bentuk diserap tanaman:
K+ Mobil dalam tanaman
Fungsi dalam tanaman
Katalisator berbagai reaksi; metabolisme karbohidrat, pati dan N Membantu resistensi terhadap penyakit Meningkatkan kualitas buah dan sayuran Penting dalam serapan dan kesimbangan air melalui pengaruhnya terhadappotensiual osmotik Kesimbangan kation untuk transpor anion
Kalium (K): 0.50.5-6% K
Gejala defisiensi
Ujung dan tepi daun menjadi coklat, terutama pada daun bagian bawah. Jerami tanaman berbiji menjadi lunak
Calcium
Form used by plants
Absorbed by plants as the Ca2+ from exchange sites or soil solution
Soil Calcium 1.
2.
Contained in rocks and minerals from which the soil is formed - dolomite, calcite, apatite, calcium feldspars. In humid regions even soils formed from limestone are acid in the surface layer because Ca2+ may be removed by excessive leaching. H2O + CO2 ===> H2CO3 Carbonic acid
Calcium
Calcium added to Soil • • •
Limestone used to improve acid soils add Ca Gypsum is used to supply Ca without changing the pH. Phosphorus fertilizers
Behavior of calcium in the soil •
•
Availability is dependent on the percent of the cation exchange complex occupied by Ca2+ rather than the absolute amount. Type of Clay
Kaolitic clays (1(1-1) can supply enough Ca to plants at saturation values of 4040-50. Montmorillonitic clays require Ca situation of 70% to supply plants
Kalsium (Ca): 0.20.2-1%
Bentuk diserap tanaman
Ca++ Tidak mobil dalam tanaman
Fungsi dalam tanaman
Memperkuat dinding sel Perpanjangan akar Penting unuk serapan hara Penting untuk perpanjangan dan pembelahan sel Kesimbangan kation untuk transpor anion
Kalsium (Ca): 0.20.2-1%
Gejala defisiensi Karena tidakmobil,maka mempengaruhi pertumbuhan baru Terhambatnya perkembangan ruas Gejalamudah dilihat dilapangan krn kemasaman tanah akan menjadi faktor pembatas sebelum Ca. Yakni, pengapuran mencegah defisiensi Ca.
Magnesium
Soil Magnesium
Dolomite, olivine, biotite mica the minerals containing magnesium are easily weathered. The soil is depleted of weatherable Mg minerals relatively sooner than most Ca, Mg and K minerals. Exchangeable Mg2+ is the largest source of plant available Mg. Twelve to 18% of exchangables bases are usually Mg2+ ions compared to 7575-85% for Ca
Magnesium
Soil Magnesium
The Mg2+ hydrates to form a larger ion than Ca therefore, it is adsorbed less strongly by the cation exchange complex. Mg is excessive if it occupies more than 404060% of CEC deficient if less than 33-8% Preferential adsorption of these double charged ions results in a lower percentage in soil solution than other cations like K and Na. High K fertilization can induce Mg deficiency
Magnesium (Mg): 0.10.1-0.4%
Bentuk diserap tanaman Mg++ mobil dalam tanaman Fungsi dalam tanaman Bagian molekul klorofil – esensial dalam fotosintesis Terkait dengan metabolisme P Ditemui dalam jumlah besar di biji Aktivator berbagai ensim Komponen ribosome, jadi penting untuk sintesis protein
Magnesium (Mg): 0.10.1-0.4%
Gejala defisiensi
Mg is bersifat mobil,jadi gejala defisiensi terjadi pertama pada daun tua. Klorosis, strik putih atau kuning, terutama pada tanaman Graminae.
Sulfur
Form utilized by the plant : absorbed by plants as SO42- anion small amount through leaves as SO2 Soil Sulfur
found in soil solution as the SO42-. Negative charge so there is little adsorption on clays. Moves with the soil water and is easily leached. organic matter is the source of soil sulfur. NN-S ratio 1010-1
Sulfur
Sources of sulfur added to the soil. atmosphere - (SO2) sulfur dioxidebrought down by precipitation. Fertilizer S ordinary
superphosphate 99-12% S gypsum - soluble - neutral in reaction 17% S copper sulfate
Sulfur
Sulfate movement and retention
reacts with the same anion exchange sites as H2PO4-, HPO42- is held more strongly so there is little room for SO42- on these sites in surface soils. leaches readily - accumulation in B horizon
Sulfur Nutrition - part of three amino acids Cystine, Cysteine, Methionine
Deficiencies occur on sandy soils low in organic matter in areas with high rainfall. deficient plants show a pale green color S is part of protein. Plant need a N:S ratio of 15:1
Sulfur (S):0.1(S):0.1-0.5%
Bentuk diserap tanaman
SO4 2- beberapa SO2 4 Tidak mobil dalam tanaman
Fungsi dalam tanaman
Penyusun 3 dari 21 asam amino penyusun protein cystine, cysteine, methionine Berada dalam senyawa organik yang memberikan bau pada bawang putih, bawang merah,dan mustard. Penting dalam sintesis vitamin, hormon, dan metabolit lainnya dalam tanaman
Sulfur (S):0.1(S):0.1-0.5%
Gejala defisiensi
Klorosis seragam pada tanaman yang kerdil. Sama dengan gejala defisiensi N. Kurang mobilk dibanding N, maka defisiensi akanlebih nampak padadaun lebih muda
Mangan (Mn): 2020-500 ppm
Bentuk diserap tanaman Mn++, Mn+++ Dapat diserap melalui daun,diperlkukan dalam jumlah sedikit, jumlah besar menjadi racun (terutama pada tanaman masam) Tidak mobil dalam tanaman Fungsi dalam tanaman Sintesis klorofil Terlibat dalam reaksi redoks dalam sel Dapat menggantikan Mg dalama aktivasi berbegai ensim
Mangan (Mn): 2020-500 ppm
Gejala defisiensi
Mn tidak mobil – Daun atas terbentuk garis garis--garis kuning
Besi (Fe): 1010-1000 ppm
Bentuk diserap tanaman
Fe++ (bentuk ferro) Fe+++ (bentuk ferri) Dapat dijerap sebagai komplek besi organik (kelat) Dapat diserap oleh daun; tidak mobil dalam tanaman
Fungsi dalam tanaman
Terlibat dalam reaksi redoks dalam sel Terlibat dalam fotosintesis Terlibat dalam sintesis protein dan klorofil Penting dalam ensim respiratori
Besi (Fe): 1010-1000 ppm
Gejala defisiensi
Terjadi pada tanah dengan pH tinggi atau pada tanaman tertentu Karena tidak mobil gejala defisiesi terjadi pada daun muda, dauan dapat berubah menjadi putih
Tembaga (Cu): 55-20 ppm
Bentuk diserap tanaman
Cu+2 dapaty diserap melalui daun. Menjadi sangat beracun jika terlalu banyak diberikan Tidak mobil dalam tanaman
Fungsi dalam tanaman
Cu adalah katalis dalam pembentukan klorofil Terlibat dalam reaksi redoks dalam sel Pengaktif beberapa ensim Terlibat dalam pembentukan dinding sel
Tembaga (Cu): 55-20 ppm
Gejala defisiensi
Karena tidak mobil maka daun bagian atas yang terpengaruh - daun termuda tanaman jagung berwarna kuning dan kerdil Sayuran – tanaman layu dan muncul warna hijau kebiruan
Seng (Zn): 2525-150 ppm
Bentuk diserap tanaman
Zn++ dapat diserap melalui daun. Dalam jumlah besar beracun. Tidak mobil dalam tanaman
Fungsi dalam tanaman
Pengaktif sistem ensim Terlibat dalam sintesis dan aktivasi ensim Komponen auxin (pengatur tumbuh)
Seng (Zn): 2525-150 ppm
Gejala defisiensi
Terjadi pada daun muda (tidak mobil) Mucul klorosis diikuti menurunya kecepatan pertumbuhanm tajuk
Boron (B) 6-18 ppm (monocots), 20 20--60
(dicots) Bentuk diserapppm tanaman
H3BO3 dapat diserap melalui daun Dapat berracun jika diberikan pada beberapa jenis tanaman tertentu, meskipun pada tanaman lain tidak beracun
Fungsi dalam tanaman
Translokasi gula dalam membran Penting untuk perkembangan sel Penting dalam nodulasi pada akar legum
Boron (B) 6-18 ppm (monocots), 20 20--60 ppm (dicots)
Gejala defisiensi
Pertumbuhan terhambat Immobile upper leaves affected. Growth of terminal bud stops Maize - barren plants Peanuts - hollow heart
Molibdenum (Mo): < 1 ppm Mo diperlukan dalam jumlah paling sedikit. Pemberian berlebihan mempengaruhi ternak pemakan rumput
Bentuk diserap tanaman MoO4= Tidak mobil dalam tanaman Fungsi dalam tanaman
Diperlukan untuk konversi NO3- menjadi NH4+ dalam tanaman Diperlukan rhizobia dalam fiksasi N dalam nodul legum Terlibat dalam jerapan dan transport Fe
Molibdenum (Mo): < 1 ppm
Gejala defisiensi
Klorosis Pada legum mirip gejala defisiensi N
Khlorin (Cl): 0.20.2-2%
Bentuk diserap tanaman Cl Mobil dalam tanaman Fungsi dalam tanaman Terlibat dalam fotosintesis Berperan dengan K dalam kesimbangan air tanaman Penting dalam resistensi penyakit
Khlorin (Cl): 0.20.2-2%
Gejala defisiensi Pertumbuhan akar terhambat (di media lab, tapi sulit dilihat di lapangan). Jumlahj yang berlebihan mempengaruhi kualitas kentang dan tembakau.
Unsur lain
Cobalt (Co): Diperlukan untuk fiksasi N simbiosis dalam legum dan untuk sintesis vitamin B12 pada ternak ruminansia
Vanadium (V): Fungsi belum diketahui; Tidak esensial untuk tanaman tingkat tingg, tetapi diperlukan oleh Rihizobium dan ganggang hijau
Selenium (Se): Tidak esensial untuk tanaman; Se diperlukan oleh ternak dan harus ada dalam hijauan pakan ternak.
Unsur lain
Natrium / Sodium (Na): Fungsi – bisa esensial untuk metabolisme karbohidrat dalam beberapa jenis tanaman. Dapat menggantikan K
Silikon (Si): Fungsi belum diketahui; Unsur kedua terbesar pada kerak bumi, Si dapaty defisiensi dalam tanaman pada tanahtanah-tanah tropika yang telah melapuk dan pada beberapa tanah organik; Rerumputan, terutama padi dan tebu, mengandung Si dalam jumlah besar pada jaringannya
