(Edaphology)
Reading Materials: •Brady NC and Weil RR, 2002. The Nature and Properties of Soils •Supardi G., 1989. Sifat dan Ciri Tanah (hal 12-26) © Foto: Bruno Verbist
Faktor Pertumbuhan Tanaman Tanaman tumbuh butuh: • • • • •
Cahaya Udara Air Unsur hara Tunjangan mekanik
CO2
FOTOSINTESIS
O2
Cahaya+ air + hara 1. Kloroplas menyerap energi dari cahaya 2. Air masuk ke daun
Energi cahaya
3. CO2 masuk ke daun melalui stomata 4. Produksi gula (didistribusikan ke seluruh bagian tubuh tanaman)
Air dan hara
http://www.doga.metu.edu.tr/yeeproject/photosynthesis.jpg http://shs.starkville.k12.ms.us/~kb1/images/photosynthesis.gif
FISIKA BIO-KIMIA KIMIA
1. Media tempat tumbuh perakaran 2. Pengatur ketersediaan air 3. Penyedia udara (O2) 4. Penyedia unsur hara 5. Penyangga (soil buffer), bila ada perubahan yang kurang menguntungkan misalnya temperatur dan pH 6. Filter, bila ada kontaminan
Fisika: • Air tersedia • O2 (aerasi)
T A N A H
Akar Kimia: •Unsur hara tersedia •Penyangga
Biologi: • BOT
P e r t u m b u h a n
Komponen Tanah Optimal bagi tanaman
Udara 25 %
Air 25 % BO 5%
Tanah permukaan bertekstur sedang (berdasarkan volume)
Mineral 45%
AIR & UDARA TANAH selalu dinamis Mengapa?
Uap air
Biota Air bebas
KR = 100%
Tt = T0 = 100C
Air kapiler KR = 100% 2.5>pF>0 Basah
4.7>pF>2.5 Kering
Aerasi Tanah
Volume and continuity of pores
Penambahan O2 selalu diperlukan untuk kegiatan biologik, ….pada waktu yang bersamaan kegiatan biologik melepaskan CO2 … TETAPI konsentrasi CO2 tidak boleh meningkat! …
N (79%), O2 (18-20%) and CO2 (1-10%).
Pentingnya Aerasi Tanah • Pertumbuhan akar • Pertumbuhan mikroba • Kecepatan dekomposisi
bahan organik • Mengendalikan
terbentuknya senyawa beracun
KEBUTUHAN O2 PERTUMBUHAN TANAMAN • Tumbuh baik bila [O2] >10%v
• Terganggu bila [O2] <10%v • Tanah beraerasi baik bila [O2] : 18
- 21%v • Laju difusi O2 harus 30x10-8 g/cm2
- menit • Kadar CO2 dalam tanah : 0,1 - 5 %
Hambatan Fisik Tanah Fisik:
• Gangguan mekanis: pemadatan ~bobot isi (BI) tinggi ~ Lapisan padat • Tidak adanya rekahan tanah • Kekurangan oksigen ~ genangan air • Tanah kering • Temperatur: terlalu rendah atau tinggi
Warna kebiruan aerasi buruk pada ultisol lap. bawah
Batu kapur
Tanah Kering
Tanah diirigasi
Sumber Unsur Hara dalam Tanah dan perpindahannya ke Akar Tanaman Matrik Mineral Ca2+,Mg2+ dan kation lain, Phosfat Permukaan Jerapan Tanah Bahan organik: NPS
Larutan Tanah
Unsur hara esensial VS fungsional • Unsur hara esensial: unsur hara yang dibutuhkan oleh tanaman • Unsur hara fungsional: unsur yang berfungsi dalam tanaman, walaupun peranannya tidak jelas.
Bu CHO daN PaK Cahyo hari Minggu Shopping dengan Bu Clara yang Cukup FeMinin, Molek dan Zensual • Mo digantikan Va di Azotobacter • Cl digantikan Br pada konsentrasi tinggi • Na tidak esensial, tapi meningkatkan produksi bit gula, sledri, lobak • Si dibutuhkan tanaman padi-padian
Unsur hara makro dan mikro Atmosfir dan Air Tanah Hara makro
C, H, O
Unsur hara Mikro
Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo, Cl, Ni
Hara yang menguntungkan
Co, Na, Si, F, Br, Sr, Sc, Va, J
• •
• •
N, P, K, Ca, Mg, S
94 - 99.5 % dari total berat segar tanaman, adalah C H O yang diambil dari udara. O.5 – 6 % hara dalam jaringan tanaman diserap dari tanah. Kecil proporsinya, perannya sangat penting bagi pertumbuhan tanaman Unsur-unsur pupuk = NPK (S) Unsur kapur = Ca, Mg
Perpindahan unsur hara ke tanaman
“Contact between root surface and nutrient” ①Root interception ②Mass flow ③Diffusion
1. Root Interception “Ion diserap ketika bersinggungan dengan permukaan akar. Peningkatan kapasitas serapan ion seiring dengan perkembangan akar dalam tanah”
Intersepsi: Akar tanaman tumbuh dan memanjang sehingga memperluas jangkauan akar >> memperpendek jarak dengan keberadaan unsur hara
2. Mass Flow H2O
H2O H2O
H2O
H2O
Water + Nutrient
Ion di transportasikan ke akar melalui aliran air Aliran air penyerapan air oleh tanaman akibat transpirasi
Aliran massa Gerakan unsur hara di dalam tanah menuju permukaan akar tanaman bersama-sama gerakan massa air
3. Diffusion “Pergerakan disepanjang kisaran titik konsentrasi, dari konsentrasi tinggi ke rendah”
Ringkasan Pergerakan Unsur Hara
Air dalam tanah yang mengandung ion-ion hara terlarut yang tersedia bagi tanaman
Larutan Tanah • Adanya pori-pori besar (makro) dan kecil (mikro) larutan tanah tidak kontinue dan tidak mudah bergerak dalam tanah • Jumlah, susunan kimia dan sifat larutan tanah berubah-rubah
Larutan Tanah • Bila terjadi penguapan kepekatan garam larutan tanah naik • Kadar garam daerah kering lebih tinggi dari pada daerah basah. Kadar 0.5 % = 10 ton garam di lapisan olah / ha sudah berbahaya bagi tanaman.
Hambatan Tanah terhadap Pertumbuhan Akar: Kimia • Kekurangan • Kelebihan
Bentuk Unsur Makro dalam Tanah
Bentuk kompleks dan tidak tersedia
Bentuk sederhana Mudah tersedia
Bentuk ionionnya NH4+ N02NO3-
N: senyawa organik, protein, asam amino, dll; bentuk koloidal dan peka terhadap dekomposisi
Garam ammonium Garam nitrit Garam nitrat
P: apatit, Ca,Fe dan Al-fosfat, Senyawa organik: fitin, asam nukleat dll
Ca,K, Mg Fosfat, senyawa HPO4-2 P organik yang larut H2P04-1
K: Mineral felspat dan mika; liat alluminium silikat, ilit
K pada kompleks jerapan, K+ K-sulfat, karbonat dll
Ca: mineral felspat, hornblen, kalsit dan dolomit
Ca dalam kompleks jerapan garam kalsium
Ca2+
Mg: mineral mika, hornblen, dolomit, serpentin liat
Mg dalam kompleks jerapan garam
Mg2+
S: mineral pirit dan gips, bentuk organik, bentuk koloidal dan peka terhadap dekomposisi
Berbagai sulfit dan sulfat dari Ca, K, Mg dll
SO32SO42-
Bentuk Unsur yang Digunakan Tanaman Nitrogen
Fosfor
NH4+, N02-, NO3-
Molibdenium
MoO4-2
HPO4-2, H2P04-
Mangan
Mn+2 Mn+4
Tembaga
Cu+ Cu+2
Kalium
K+
Seng
Zn+2
Kalsium
Ca2+
Boron
BO3-3
Magnesium
Mg2+
Klor
Cl-
Belerang
SO32- SO42-
Air
H+ OH-
Besi
Fe+2 Fe+3
Pertumbuhan relatif, %
Kahat
Keracunan 90% max prod
OPTIMAL SEDANG EXTRIM
SEDANG EXTRIM
Sangat rendah
Sangat tinggi
Konsentrasi hara esensial
Mn
Prinsip Faktor Pembatas
Potasium
Nitrogen
(The law of the minimum, Liebig)
“Besarnya produksi tanaman ditentukan oleh unsur yang paling rendah ketersediaannya”
• Kahat unsur hara mikro pertumbuhan tanaman terhambat. • Umumnya terjadi pada: tanah berpasir, tanah organik, dan tanah sangat alkalin
Kimia: • Konsentrasi Al yang tinggi, berhubungan dengan pH yang rendah • Penyediaan unsur hara yang rendah Keracunan Al
• Bahan kimia phytotoxic dalam kondisi anaerobik
SOM maintain soil bulk density
Forest Soil
Fertile Soil: High SOM : ~ > 2.5 – 4.0 % Low Bulk Density: ~ < 1.3 g cm-3
High biota activity Agicultural soil compact soil
Generally dark colored
• High OM input soil organisms more active more soil macro pore • Thickness of litter layer is an indicator for healthy soil
Soil Macro pore Foto: Kurniatun Hairiah
Siklus Unsur Hara di Lahan
