UNSUR HARA TANAH DAN TANAMAN RATIH KURNIASIH, SP., MSc.

PENDAHULUAN Untuk pertumbuhan dan perkembangan suatu tanaman dipengaruhi oleh faktor-faktor tanah, iklim, dan tanamannya sendiri, yang semuanya saling berkaitan erat satu sama lain.

Peranan Suhu Tanah terhadap Pertumbuhan Tanaman Pertumbuhan akar akan meningkat dengan naiknya suhu dari minimum hingga optimum dan selanjutnya. Suhu juga mempengaruhi absorpsi air dan hara (Hubungan parabolik) Suhu tanah juga berhubungan dengan proses respirasi akar dan aktivitas mikrobia tanah. Hubungan tersebut tidak sama antara jenis tanaman.

Peranan Udara Tanah terhadap Pertumbuhan Tanaman Oksigen sangat diperlukan pada proses respirasi akar, sehingga tanah perlu aerasi yang baik. Suhu dan aerasi tanah juga berhubungan erat dengan absorpsi air. Hal ini disebabkan oleh karena bertambahnya tekanan parsial CO2 di sekitar akar. Udara tanah yang baik dapat merangsang aktivitas organisme tanah.

Peranan Air Tanah terhadap Pertumbuhan Tanaman Air yang diambil oleh tanaman dari tanah, sebagian akan : Ditranspirasikan Ditahan dalam bentuk cairan sel Sebagian dipecahkan untuk diambil hidrogen dan oksigen untuk menyusun karbohidrat. Di dalam sel tanaman, air berfungsi untuk mempertahankan turgor sel Kekurangan air, perpanjangan sel terganggu Kekurangan air akan terjadi kerusakan sangat parah karena sekitar 75% jaringan tanaman terdiri dari air. Air juga perlu untuk fotosintesis Sebagai pelarut ion dan hara Kebutuhan air berbeda-beda antar tanaman

PERANAN UNSUR HARA Tumbuhan akan menyerap unsur hara dalam bentuk ion yang terdapat di sekitar daerah perakaran (rizosfir). Unsur-unsur ini harus berada dalam bentuk tersedia (available) dan dalam konsentrasi optimum bagi pertumbuhan. Unsur-unsur tersebut juga harus berada dalam suatu keseimbangan.

UNSUR-UNSUR HARA ESENSIAL Adalah unsur hara yang sangat diperlukan oleh tanaman, dan fungsinya dalam tanaman tidak dapat digantikan oleh unsur lain. Produktivitas tanaman sangat dipengaruhi oleh unsur hara di dalam tanah karena: defisiensi unsur hara  pembatas utama kelebihan unsur hara  pada kondisi tertentu (misalnya lingkungan tanah masam), konsentrasi unsur hara esensial dan unsur hara lain dalam tanah dapat bersifat toksik untuk pertumbuhan beberapa tanaman.

PRINSIP FAKTOR PEMBATAS Besarnya produksi tanaman ditentukan oleh unsur yang paling rendah ketersediaannya. Jika salah satu faktor berada dalam keadaan tidak seimbang dengan faktor lain, maka faktor ini dapat menekan atau mengganggu pertumbuhan tanaman  Hukum the law of the minimum, Liebig

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  Primer Ca, Mg, S  Sekunder Unsur Hara Mikro (dari tanah) Fe, B, Mn, Cu, Zn, Mo, Cl, Co

Suatu unsur hara dianggap esensial jika: 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 atau diperbaiki dengan menambahkan unsur tersebut Unsur tersebut terlibat langsung dalam nutrisi tanaman.

MEKANISME PENYEDIAAN DAN PENYERAPAN UNSUR HARA Tanaman dapat menyerap unsur hara melalui akar atau melalui daun (seperti pada tabel sebelumnya). Tanaman menyerap unsur hara dari dalam tanah umumnya dalam bentuk ion.

Unsur hara dapat tersedia di sekitar akar tanaman dengan cara-cara: Aliran Masa (Mass Flow) Adalah gerakan unsur hara di dalam tanah menuju permukaan akar tanaman bersama-sama gerakan massa air. Gerakan massa air dalam tanah menuju ke permukaan akar tanaman berlangsung terus-menerus karena air terus-menerus diserap akar dan menguap melalui proses transpirasi.

2. Difusi Air dan unsur hara yang terlarut di dalamnya disebut larutan tanah (soil solution). Pada waktu akar tanaman menyerap unsur hara dari larutan tanah, unsur hara lain yang terlarut dalam air bergerak menuju akar tanaman tanpa aliran air tetapi bergerak sebagai akibat hukum difusi, yaitu bergeraknya unsur hara dari bagian yang berkonsentrasi tinggi ke bagian yang berkonsentrasi rendah.

3. Intersepsi Akar Ion diambil akar ketika akar berkembang dalam tanah (akar semakin memanjang lebih jauh ke dalam tanah). Unsur-unsur hara yang telah tersedia di sekitar perakaran tanaman tsb selanjutnya melalui suatu proses dapat diserap ke dalam akar tanaman. Proses ini yaitu: Diperlukan energi metabolik yang didapat dari pernapasan akar tanaman. Proses penyerapan unsur hara merupakan proses yang selektif (memilih unsur tertentu).

Penyerapan Unsur Hara dari Ion Terlarut Melalui Akar-akar Rambut

Akar-akar tanaman yang paling aktif adalah dekat ujung akar yang baru terbentuk atau rambut-rambut akar. Bila akar tanaman menyerap unsur hara dalam bentuk kation, maka dari akar akan dikeluarkan kation H+ dalam jumlah yg setara. Bila yang diserap akar adalah anion, maka akar akan mengeluarkan HCO3- dengan jumlah yg setara.

Ringkasan Pergerakan Unsur Hara ke Akar

NITROGEN Bentuk N tanah Anorganik : NO3- (nitrat) dan NH4+ (amonium) Organik (tidak tersedia bagi tanaman): 97-98% total N tanah dalam bentuk organik. 1-2% per tahun dimineralisasi

Nitrogen dalam tanah berasal dari: Bahan organik tanah BO halus, N tinggi,C/N rendah BO kasar, N rendah, C/N tinggi Pengikatan oleh mikroorganisme dari N udara. Simbiosis dgn tanaman legum, yaitu bakteri bintil akar atau Rhizobium, bakteri yg hidup bebas (non simbiotik) yaitu Azotobacter (aerobik) Clostridium (anaerobik) Pupuk ZA, urea Air hujan

Fungsi untuk tanaman: Komponen molekul klorofil Komponen asam nukleat (DNA dan RNA) Memperbaiki pertumbuhan vegetatif tanaman. Pembentukan protein

Gejala Defisiensi (kekahatan) Tanaman menjadi kerdil Daun menjadi kuning pada daun yang tua (N bersifat mobil dalam tanaman, jadi daun baru dapat tetap hijau) Pertumbuhan akar terbatas Gejala Kelebihan N Menghambat pemasakan (pertumbuhan vegetatif terlalu lama) tanaman Mudah terserang hama-penyakit Batang lemah, mudah roboh

Hilangnya N dari tanah Digunakan oleh tanaman atau mikroorganisme N dlm bentuk NH4+ dapat diikat oleh mineral lempung illit sehingga tidak dapat digunakan tanaman N dlm bentuk nitrat (NO3-) mudah dicuci oleh air hujan  leaching Denitrifikasi  kehilangan N pada kondisi tergenang (tidak ada O2) NO3- => NO2- => N2 Disebabkan oleh mikroorganisme anaerobik Volatilisasi  N hilang dalam bentuk gas

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 Unsur P di dalam , tanah berasal dari: Bahan organik (pupuk kandang, sisa tanaman) Pupuk buatan (TSP) Mineral di dalam tanah (apatit) Bentuk diserap tanaman H2PO4-  orthophosphate primer H2PO4=  orthophosphate sekunder Mobile dalam tanaman

Fungsi P dalam tanaman: -Pembelahan sel - Pembentukan pembungaan, buah dan biji - Mempercepat pematangan - Memperkuat batang, tidak mudah roboh - Perkembangan akar - Memperbaiki kualitas tanaman. - Penyusun DNA, RNA - Metabolisme karbohidrat - Menyimpan dan memindahkan energi (ATP dan ADP)

Sebab-sebab kekurangan P di dalam tanah: Jumlah P di dalam tanah sedikit Sebagian besar terdapat dalam bentuk yang tidak dapat diambil tanaman Terjadi pengikatan (fiksasi) oleh Al pada tanah masam dan oleh Ca pada tanah salin

Gejala kekurangan P Pertumbuhan tanaman terhambat (kerdil), karena pembelahan sel terganggu Daun-daun menjadi ungu atau coklat mulai dari ujung daun. Terlihat jelas pada tanaman yg msh muda. Pada jagung tongkolnya menjadi tidak sempurna, kecil-kecil

KALIUM (K) Unsur K dalam tanah berasal dari: Mineral primer tanah (K-feldspars, mika,lempung-illit, vermikulit dan klorit) Pupuk buatan (KCl) Tanaman menyerap K dalam bentuk ion (K+) K di dalam tanah bisa hilang karena diserap tanaman dan pencucian (leaching/terlindi) oleh air hujan.

Ketersediaan K di dalam Tanah K relatif tidak tersedia (unavailable) di tanah (90-98%)  terdapat dalam mineral primer tanah seperti feldspar, mika dsb. Slowly available (1-10%)  K terikat di dalam interlayer clay oleh mineral lempung illit dan vermikulit. Readily available (1-2%)  K pada kation yang dapat dipertukarkan (dijerap oleh koloid lempung atau humus) dan K pada larutan tanah.

Fungsi K dalam Tanaman Pembentukan pati, mengaktifkan enzim, pembukaan stomata Proses fisiologis tanaman Proses metabolik sel Mempertinggi daya tahan terhadap kekeringan, penyakit Perkembangan akar

Gejala kekurangan K K bersifat mobil di dlm tanaman, sehingga kekurangan K terutama terlihat pada daun tua karena diserap oleh daun muda. Ruas pada jagung memendek & tanaman tdk tinggi Pinggir daun berwarna coklat, mulai dari daun tua

KALSIUM (Ca) Asal Ca di dalam tanah: mineral primer, karbonat, garam sederhana. Bentuk diserap tanaman yaitu Ca2+ Tidak mobile dalam tanaman Fungsi Ca dalam tanaman: Untuk penyusunan dinding sel tanaman Pembelahan sel Perpanjangan akar

Gejala kekurangan Ca: Tunas dan akar tidak dapat tumbuh karena pembelahan sel terhambat. Pada jagung ujung daun menjadi coklat dan melipat serta terkulai ke bawah saling melekat dengan daun dibawahnya. Terhambatnya perkembangan ruas.

MAGNESIUM (Mg) Asal Mg dalam tanah: mineral seperti biotit, augit, dolomit (kapur), olivine, garam (MgSO4) Mg2+ yang dapat dipertukarkan adalah sumber terbesar dalam ketersediaan Mg bagi tanaman. Pemupukan K yg tinggi dapat menyebabkan kekurangan Mg Mobile dalam tanaman

Fungsi dalam tanaman Bagian molekul klorofil  esensial dalam fotosintesis (pembentukan klorofil) Terkait dengan metabolisme P Ditemui dalam jumlah besar di biji Aktivator berbagai ensim Komponen ribosome, jadi penting untuk sintesis protein

Gejala kekurangan Mg: Bersifat mobil, shg defisiensi pada daun tua Daun menguning karena pembentukan klorofil terganggu (klorosis) Pada jagung terlihat garis kuning pada daun Pada daun muda keluar lendir

Sulfur/Belerang (S) Asal dalam tanah : - min primer FeS2 pirit - CaSO4 gipsum Atmosfir : SO2 udara S diserap oleh tanaman dalam bentuk SO4= dan bentuk gas SO2 dari udara melalui daun Bentuk dalam tanaman : Protein Sulfat (SO4=), 65% dari total S Bentuk volatile (mudah menguap), contoh: S pada bawang merah dan bawang putih Jumlah S dalam tanah : 0,01-0,2% Yang dalam bentuk SO4= mudah tercuci

Bentuk S di dalam tanah: Inorganik : larutan dalam air  SO4= dan mineral-mineral sulfida  FeS2 Organik : protein Hilangnya S dari tanah: Diambil oleh tanaman Leaching Volatilisasi (penguapan) SO4=  SO2  H2S

Fungsi S bagi tanaman: Untuk pembentukan protein 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

Gejala defisiensi S mobil, defisiensi pada daun tua Tanaman kerdil Pematangan lambat Daun kuning (seperti kekurangan N)

MANGAN (Mn) Bentuk diserap tanaman Mn++, Mn+++ Dapat diserap melalui daun,diperlakukan 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 dalam aktivasi berbegai ensim

Gejala defisiensi Mn tidak mobile  Daun atas terbentuk garis-garis kuning

BESI (Fe) Bentuk diserap tanaman Fe++ (bentuk ferro) dan 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

Gejala defisiensi Terjadi pada tanah dengan pH tinggi atau pada tanaman tertentu Karena tidak mobile, gejala defisiensi terjadi pada daun muda, daun dapat berubah menjadi kuning kemudian putih

TEMBAGA (Cu) Bentuk diserap tanaman Cu2+ dapat diserap melalui daun. Menjadi sangat beracun jika terlalu banyak diberikan Tidak mobile 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

Gejala defisiensi Karena tidak mobile maka daun bagian atas yang terpengaruh -daun termuda tanaman jagung berwarna kuning dan kerdil Sayuran –tanaman layu dan muncul warna hijau kebiruan

SENG (Zn) Bentuk diserap tanaman Zn++ dapat diserap melalui daun. Dalam jumlah besar beracun. Tidak mobil dalam tanaman Fungsi dalam tanaman Pengaktif sistem enzim Terlibat dalam sintesis dan aktivasi ensim Komponen auxin (pengatur tumbuh)

Gejala defisiensi Terjadi pada daun muda (tidak mobil) Muncul klorosis diikuti menurunnya kecepatan pertumbuhan tajuk

BORON (B) Bentuk diserap tanaman H3BO3 dapat diserap melalui daun Dapat beracun 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

Gejala defisiensi Pertumbuhan terhambat Immobile upper leaves affected. Growth of terminal bud stops Maize -barren plants Peanuts -hollow heart

MOLIBDENUM (Mo) 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

Gejala defisiensi Klorosis Pada legum mirip gejala defisiensi N

KHLORIN (Cl) Bentuk diserap tanaman Cl- Mobile dalam tanaman Fungsi dalam tanaman Terlibat dalam fotosintesis Berperan dengan K dalam kesimbangan air tanaman Penting dalam resistensi penyakit

Gejala defisiensi Pertumbuhan akar terhambat (di media lab, tapi sulit dilihat di lapangan). Jumlah 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.

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 dapat defisiensi dalam tanaman pada tanah-tanah tropika yang telah melapuk dan pada beberapa tanah organik; Rerumputan, terutama padi dan tebu, mengandung Si dalam jumlah besar pada jaringannya.

FUNGSI UNSUR HARA MIKRO

KESEIMBANGAN UNSUR HARA Kelebihan Cu atau sulfat akan menghambat penyerapan Mo Terlalu banyak Zn, Mn, dan Cu dapat defisiensi Fe Terlalu banyak P dapat kekurangan Zn, Fe dan Cu Terlalu banyak N, kekurangan Cu Kelebihan N atau K mempersulit penyerapan Mn Banyak kapur menghambat penerapan B Kelebihan Fe, Cu dan Zn mengurangi penyerapan Mn

TERIMA KASIH