HUBUNGAN TANAH – UNSUR HARA – TANAMAN

Presentasi berjudul: "HUBUNGAN TANAH – UNSUR HARA – TANAMAN"— Transcript presentasi:

1 HUBUNGAN TANAH – UNSUR HARA – TANAMAN
MK. DASAR ILMU TANAH HUBUNGAN TANAH – UNSUR HARA – TANAMAN Smno.Jrsntnh.Fpub.Febr2013 Foto:smno.kampus.ub.febr2013

2 Proses fotosintesis memerlukan air dari tanah

3 Glukosa Pati Air dari tanah
CO2 dari Udara Fotosintesis: CO2 + H2O ---- Karbohidrat (Glukosa) Glukosa Pati dan senyawa organik lain dalam buah dan biji Air dari tanah

4 dan senyawa organik lain dalam biji Pintu lalulintas CO2, O2, dan H2O
CO2 dari Udara Fotosintesis: CO2 + H2O Karbohidrat (Glukosa) Glukosa Pati dan senyawa organik lain dalam biji Stomata: Pintu lalulintas CO2, O2, dan H2O Air dari tanah

5 Ilustrasi tentang penurunan potensial air untuk suatu tanaman
Plants develop the tension, or potential, to move soil water from the soil into the roots and distribute the water through the plant by adjusting the water potential, or tension, within their plant cells. The essence of the process is that water always moves from higher to lower water potential. For water to move from the soil, to roots, to stems, to leaves, to air the water potential must always be decreasing. Ilustrasi tentang penurunan potensial air untuk suatu tanaman

6 Lingkaran Tanah-Air-Tanaman
LTAT mrpk sistem dinamik dan terpadu dimana air mengalir dari tempat dengan tegangan rendah menuju tempat dengan tegangan air tinggi. Air kembali ke atmosfer (evapo-transpirasi) Hilang melalui stomata daun (transpirasi) Air dikembalikan ke tanah melalui hujan dan irigasi Penguapan Serapan bulu akar

7 Unsur hara Mineral dalam Tumbuhan
Tumbuhan mensintesis senyawa organik dari senyawa anorganik dan unsur-unsur yang tersedia di lingkungan tumbuhnyanya (autotrophic) Semua kebutuhan unsur hara C, H, dan O disuplai dan diserap tumbuhan dalam bentuk CO2, dan H2O. CO2 diambil dari udara atmosfir, dan air diserap dari dlaam tanah oleh bulu-bulu akar Tumbuhan menyerap unsur hara dari tanah , sehingga juga berfungsi sebagai “soil miners”.

8 Unsur hara Mineral dalam Tumbuhan
Kajian mengenai bagaimana tumbuhan memperoleh, mendistribusikan, metabolieme, dan menggunakan unsur hara mineral. “Mineral”: unsur anorganik Umumnya diperoleh dalam bentuk ion-ion anorganik dari tanah “Nutrient”: senyawa yang diperlukan untuk hidup dan diperlukan untuk sintesis senyawa organik

9 UNSUR HARA DALAM TANAH KTK Larutan tanah Jerapan permukaan
Bahan Organik tanah KTK Larutan tanah Organisme tanah Jerapan permukaan Mineral tanah

10 UNSUR HARA TANAMAN BERADA DALAM TANAH UNSUR HARA DAN AIR Berada dalam TANAH

11 Klasifikasi unsur hara
Jumlah yang diperlukan atau yang ada dalam jaringan tanaman Fungsi pentingnya unsur hara dalam metabolisme Fungsi unsur hara secara biokimiawi Mobilitas hara di dalam tumbuhan Foto:smno.kampus.ub.febr2013

12 Unsur Hara MAKRO

13 Kadar kecukupan hara dalam jaringan tanaman
Unsur Hara MIKRO Kadar kecukupan hara dalam jaringan tanaman

14 Defisiensi Hara Defisiensi unsur hara terjadi kalau konsentrasi hara tersebut menurun hingga di bawah batas kritisnya Deficiensi suatu unsur hara tertentu memunculkan gejala visual yang spesifik, seringkali bersifat khas, gejala-gejala ini mencerminkan fungsi unsur hara tersebut dalam metabolisme tumbuhan.

15 Defisiensi vs. Kecukupan Hara
Zone Toksik Zone Defisiensi Zone kecukupan Pertumbuhan atau hasil (persen maksimum) Konsentrasi kritis Konsentrasi hara dlm jaringan ( µmol/g bobot kering

16 Klasifikasi hasil uji tanah yang menyatakan perlu atau tidak penambahan hara untuk meningkatkan hasil tanaman Tingkat Kritis % hasil maksimum Uji tanah: Sgt Medium/ rendah Rendah Rendah Optimum Tinggi Sngt Tinggi Respon pupuk nyata Tidak ada respon pupuk

17 Pola-pola defisiensi hara
Lokasi gejala defisiensi mencerminkan mobilitas unsur hara Unsur hara di-redistribusikan dalam jaringan phloem Daun tua = mobil Daun muda = immobil

18 Esensialitas unsur hara mineral
Essential: Universal untuk semua tumbuhan – Tidak-adanya mengakibatkan siklus hidup tidak lengkap – Tidak-adanya mengakibatkan defisiensi – Required for some aspect of mineral nutrition • Beneficial: seringkali terbatas untuk beberapa species – Menstimulir pertumbuhan dan perkembangan – May be required in some species – Misalnya: Na, Si, Se

19 Esensialitas unsur hara mineral
Ada empat kelompok dasar: Kelompok I: Membentuk senyawa organik tumbuhan Tumbuhan mengassimilasi unsur hara ini melalui reaksi biokimia melibatkan oksidasi dan reduksi Kelompok II: Reaksi penyimpanan energi atau mempertahanakan integritas struktural Present in plant tissue as phosphate, borate or silicate esters The elemental is bound to OH group of an organic molecule

20 Fungsi Unsur Hara secara Biokimiawi
Klasifikasi unsur hara menurut fungsi biokimianya

21 Esensialitas unsur hara mineral
Kelompok III: Ada dalam jaringan tumbuhan sebagai ion bebas atau ion yang terikat pada substrat, seperti pektin dari dinding sel tumbuhan Of particular importance are their roles as Enzyme cofactors In the regulation of osmotic potentials

22 Fungsi Biokimia Unsur Hara Mineral
Klasifikasi unsur hara menurut fungsi biokimianya

23 Esensialitas unsur hara mineral
Kelompok IV: Unsur hara ini mempunyai fungsi penting dalam reaksi-reaksi yang melibatkan transfer elektron. Beberapa unsur hara juga terlibat dalam pembentukan hormon pertumbuhan – Zinc Reaksi cahaya dari photosynthesis - Copper

24 Fungsi Biokimia Unsur Hara Mineral
Klasifikasi unsur hara menurut fungsi biokimianya

25 Tanaman Larutan Tanah Fe+++ dalam larutan Fe++ dalam larutan
Mineral fero: Magnetite Fe3O4 Pyrit FeS2 Hasil hidrolisis FeOH+, Fe(OH)2 Mineral feri: Fe hidroksida Fe(OH)3 Goethite FeOOH Hematite Fe2O3 Jarosite KFe3(SO4)2(OH)6 Fe+++ dalam larutan Fe++ dalam larutan Besi dalam larutan sbg: Fe+++, Fe(OH)2+ dominan Fe+++ khelat Besi dalam larutan sbg: Fe++ pH<6.75 FeOH+ pH>6.75 Fe++ khelat Larutan Tanah Eksudat tanaman Residu tanaman Serapan tanaman sbg Fe++ Tanaman Fe dalam tanaman sebagai komponen protein, enzim, sel

26 Bagaimana tumbuhan memperoleh Unsur Hara nya?
Penyerapan melalui daun Artificial: called foliar application. Used to apply iron, copper and manganese. Asosiasi dengan mycorrhiza Fungi membantu penyerapan unsur hara oleh akar Penyerapan oleh akar

27 Hubungan akar – tanah – hara Fe Pembentukan khelat organik
Akar tanaman Pembentukan khelat organik Larutan Tanah Tanah

28 Pertukaran kation: Akar dg tanah Penyerapan air dan hara mineral
Partikel tanah diselimuti air Partikel Tanah Air tersedia bagi tnm Bulu akar Rongga udara Pertukaran kation: Akar dg tanah Penyerapan air dan hara mineral

29 Tanah mempengaruhi penyerapan unsur hara
pH mempengaruhi pertumbuhan akar tanaman dan mikroba tanah Akar tanaman cocok dengan kondisi pH = Pelapukan batuan pada kondisi masam akan melepaskan potassium, magnesium, calcium, san mangane. Dekomposisi bahan organik menurunkan pH tanah. Curah hujan dapat mencuci ion-ion dalam tanah

30 pH tanah mempengaruhi ketersediaan P tanah
P-labil atau tersedia Diserap oleh oksida hidrous Al, Fe dan Mn Peningkatan ketersediaan P- anorganik dalam tanah Reaksi dengan mineral silikat Diserap oleh mineral Ca Perilaku P yang ditambahkan ke tanah Oklusi kimiawi oleh oksida hidrous Al, Fe dan Mn pH tanah

31 Peta Eh-pH untuk unsur Fe

32 Hubungan Tanaman-Tanah-Bahan Organik
Biomasa Tanaman Biomasa Mikroba C-larut Hara larut Residu organik Dekomposisi CO2 BOT aktif BOT lambat BOT pasif

33 Hubungan Tanaman-Tanah-Hara
Panen tanaman Erosi tanah Bahan organik tanah Serapan tanaman Oksida Fe/Al, Liat, BOT Logam larut Mineral logam

34 Tanah memepengaruhi penyerapan unsur hara
Partikel tanah yang bermuatan negatif mempengaruhi penyerapan unsur hara Pertukaran kation terjadi di permukaan partikel tanah Cations (bermuatan positif) berikatan dengan partikel tanah yang bermuatan negatif If potassium binds to the soil it can displace calcium from the soil particle and make it available for uptake by the root

35 Hubungan Tanaman-Tanah-Hara Kalium
Mudah tersedia Tidak tersedia Lambat tersedia

36 pH mempengaruhbi muatan di permukaan koloid tanah (mineral liat dan bahan organik)
pH tinggi pH netral Penambahan ion H+ KTK tinggi, KTA rendah KTK Rendah, KTA Tinggi

37 Pelapukan mineral primer Kalium
Pelepasan K+ + H2O Kation hidrat Na+, Ca++, H+ Fiksasi K+ - H2O K+ tidak tersedia K+ tersedia Pelapukan

38 Penambahan kemasmaan tanah (H+) memicu pencucian kation basa bersama dgn anion pasangannya
Penambahan H+ dari proses pembentuk asam Pertukaran 2H+ dengan Ca++ Ca++ Ca++ Anion asam NO3-, SO4=, HCO3-, dll Ca++ Ca++ Ca++ Ca++ Ca++ Ca++ Kation Tukar Kehilangan pencucian Ca, Mg, K dan Na bersama anion

39 KTK = KAPASITAS TUKAR KATION
Bahan Organik Partikel Liat

40 Akar tumbuhan: Route utama bagi acquisition unsur hara
Meristematic zone Cells divide both in direction of root base to form cells that will become the functional root and in the direction of the root apex to form the root cap Elongation zone Cells elongate rapidly, undergo final round of divisions to form the endodermis. Some cells thicken to form casparian strip Maturation zone Fully formed root with xylem and phloem – root hairs first appear here

41 Akar menyerap ion-uin hara di area yang berbeda-beda
Ca = Calcium Daerah ujung Iron Daerah ujung (barley) Atau seluruh akar (tanaman jagung) Potassium, nitrate, ammonium, and phosphate All locations of root surface In corn, elongation zone has max K accumulation and nitrate absorption In corn and rice, root apex absorbs ammonium faster than the elongation zone does In several species, root hairs are the most active phosphate absorbers

42 Hubungan Tanaman-Tanah-Hara Nitrogen
Bahan Organik Ammonium (NH4+) Serapan tanaman Nitrit (NO2-) Nitrat (NO3-)

43 Tissues with greatest need for nutrients
Mengapa ujung akar menjadi lokasi sangat penting untuk penyerapan hara? Tissues with greatest need for nutrients Cell elongation requires Potassium, nitrate, and chlorine to increase osmotic pressure within the wall Ammonium is a good nitrogen source for cell division in meristem Apex grows into fresh soil and finds fresh supplies of nutrients Nutrients are carried via bulk flow with water, and water enters near tips Maintain concentration gradients for mineral nutrient transport and uptake

44 SIKLUS HARA DI ALAM Pakan ternak Panen Dijual ke pasar
Pupuk kandang ke tanah Panen Serapan hara Residu tanaman Dijual ke pasar Unsur Hara Tersedia Mineral dan Endapan Bahan Organik Tanah

45 Penyerapan oleh akar segera menurunkan konsentrasi hara di sekitar akar
Formation of a nutrient depletion zone in the region of the soil near the plant root Forms when rate of nutrient uptake exceeds rate of replacement in soil by diffusion in the water column Root associations with Mycorrhizal fungi help the plant overcome this problem

46 Asosiasi Mycorrhiza Not unusual Mikorhiza ektotrofik
83% of dicots, 79% of monocots and all gymnosperms. Mikorhiza ektotrofik Form a thick sheath around root. Some mycelium penetrates the cortex cells of the root Root cortex cells are not penetrated, surrounded by a zone of hyphae called Hartig net The capacity of the root system to absorb nutrients improved by this association – the fungal hyphae are finer than root hairs and can reach beyond nutrient-depleted zones in the soil near the root

47 Asosiasi Mycorrhiza VAM =Vesicular arbuscular mycorrhiza
Hifa tumbuh rapat, di dalam akar dan meluas ke luar akar memasuki tanah After entering root, either by root hair or through epidermis hyphae move through regions between cells and penetrate individual cortex cells. Di dalam sel membentuk struktur oval (vesicles) dan struktur bercabang (arbuscules) tempat transfer hara P, Cu, & Zn absorption improved by hyphae reaching beyond the nutrient-depleted zones in the soil near the root

48 Unsur hara bergerak dari fungi ke sel-sel akar tumbuhan
Mikorhiza Ektotrofik Occurs by simple diffusion from the hyphae in the hartig net to the root cells VAM = Vesicular arbuscular mycorrhiza Occurs by simple diffusion from the arbuscules to the root cells Also, as arbuscules are degenerating as new ones are forming, the nutrients may be released directly into the host cell

49 Hubungan Tanaman-Tanah-Hara Fosfat

50 Memanipulasi transpor unsur hara dalam tumbuhan
Meningkatkan pertumbuhan dan hasil tanaman Increase plant nutritional quality and density Increase removal of soil contaminants (as in phyto-remediation)

51 Hubungan Tanaman-Tanah-Hara Nitrogen

52 Hubungan Tanaman-Tanah-Hara Belerang

53 Siklus Belerang di Alam
Gas H2S Minyak Batubara Sulfat (SO4=) Residu tanaman dan ternak Sulfur (S) Senyawa S organik Sulfida (S-) Mieral tanah

54 Hubungan Tanaman-Tanah-Hara Nitrogen
Dinamika unsur hara nitrogen dalam tanah melibatkan reaksi-reaksi amonifikassi, nitrifikasi dan denitrifikasi. Akar tanaman menyerap ion-ion ammonium dan nitrat dari dalam tanah Denitrifikasi Proses Nitrifikasi Amonium NO3- Nitrit NO2- Nitrat NO3- Pencucian

55 Hubungan Tanaman-Tanah-Hara-Pupuk Fosfat
Panen tanaman Pakan ternak Erosi dan Runoff Pupuk fosfat Residu organik Serapan tanaman Padatan P-anorganik P-organik dalam humus P - Larut P - jerap

56 Hubungan Tanaman-Tanah-Hara Fosfat
Dinamika unsur hara fosfor (P) dalam tanah melibatkan reaksi-reaksi mineralisasi, pelarutan dan pengendapan, dan pengikatan-pelepasan anion fosfat. Akar tanaman menyerap anion fosfat dari dalam tanah

57 Hubungan Tanaman-Tanah-Hara S
Dinamika unsur hara belerang dalam tanah melibatkan reaksi-reaksi mineralisasi belerang dari bahan organik, oksidasi-reduksi dan pengikatan-pelepasan. Akar tanaman menyerap anion sulfat dari dalam tanah

58 Hubungan Tanaman-Tanah-Hara Kalium
Dinamika unsur hara kalium dalam tanah didominasi oleh reaksi-reaksi fisiko-kimia yang melibatkan koloid tanah. Akar tanaman menyerap kation K+ dari dalam tanah

59 Hubungan Tanaman-Tanah-Hara Ca dan Mg
Dinamika unsur hara kalsium dan magnesium dalam tanah melibatkan reaksi-reaksi pertukaran kation yang dikendalikan oleh sifat-sifat koloidal tanah . Akar tanaman menyerap kation Ca dan Mg dari dalam tanah Erosi tanah Sekresi tanaman Serapan tanaman Larutan tanah Ca++/Mg++ Desorpsi Sorpsi Mineral Ca/Mg Pelapukan Liat

60 Hubungan Tanaman-Tanah-Hara K
K-mineral 90-98% total K-larutan K dalam batuan yang belum lapuk dan tidak tersedia bagi tanaman K-non tukar 1-2% total K-tukar 1-2% total K dalam mineral liat Dilepaskan dalam periode bertahun-tahun K ditahan oleh liat dan humus Berkesetimbangan dnegan K-larut K dalam larutan tanah

61 Tabel Periodik Unsur hara

62 Pengaruh ketersediaan air terhadap pertumbuhan tanaman