Kesuburan tanah Lanjutan Sub Topik: Fosfor (P) Oleh: Dr. Ir. Hamidah Hanum, MP Sekolah Pascasarjana USU

Serapan & Fungsi P dlm tanaman P-uptake Kadar P dlm tanaman 0.1-0.5% Tanaman menyerap P dlm btk ortofosfat H2PO4 atau HPO42- Tanaman juga dpt menyerap P-organik terlarut ttt yaitu as. Nukleat dan fitin Fungsi P Fungsi terpenting P adalah dalam penyimpanan dan transfer energi dlm btk ADP dan ATP Energi dari fotosintesis dan metabolisme karbohidrat disimpan dlm btk senyawa fosfat yg akan digunakan utk proses pertumbuhan dan reproduksi Proses pemberian fosfat berenergi tinggi disbt: Fosforilasi (ATP → ADP) Fosforilasi penting dlm sintesa sukrosa, protein dan pati, hidrolisis pati, glikolisis, fotosintesis P banyak ditemukan dlm biji dan buah (penting dlm pembentukan biji)

Gejala defisiensi P : Penyebab defisiensi P P bersifat mobil dlm tanaman shg jk defisiensi terjadi mk P ditranslokasi dari jaringan lebih tua ke jaringan yang muda Efek defisiensi P ditandai dgn: seluruh bagian tanaman menjadi kerdil Penimbunan klorofil shg warna daun hijau kelam, jk klorofil mengandung karoten, mk daun berwarna merah atau ungu Produksi biji menurun Pada padi: batang ramping dan anakan tdk terbentuk Penyebab defisiensi P Low indigenous soil P-supplying power. Insufficient application of mineral P fertilizer. Low efficiency of applied P fertilizer use due to high P-fixation capacity or erosion losses (in upland rice fields only). P immobilization in Ca phosphates due to excessive liming. Excessive use of N fertilizer with insufficient P application. Cultivar differences in susceptibility to P deficiency and response to P fertilizer. Crop establishment method (P deficiency is more likely in direct-seeded rice due to high plant densities and shallow root systems).

a Phosphorus deficiency symptoms in rice.  (a) Tillering is reduced where P is deficient. (b) Even under less pronounced P deficiency, stems are thin and spindly, and plant development is retarded. (c), (d) Plants are stunted, small, and erect compared with normal plants. b d c

P uptake and P content of modern rice varieties (harvest index ~0.5).

Occurrence of P deficiency P deficiency is widespread in all major rice ecosystems and is the major growth-limiting factor in acid upland soils where soil P-fixation capacity is often large. Soils particularly prone to P deficiency include the following types: Coarse-textured soils containing small amounts of organic matter and small P reserves (e.g., sandy soils in northeast Thailand, Cambodia) highly weathered, clayey, acid upland soils with high P-fixation capacity (e.g., Ultisols and Oxisols in many countries Degraded lowland soils (e.g., North Vietnam) Calcareous, saline, and sodic soils Volcanic soils with high P-sorption capacity (e.g., Andisols in Japan and parts of Sumatra and Java) Peat soils (Histosols) Acid sulfate soils in which large amounts of active Al and Fe result in the formation of insoluble P compounds at low pH

Siklus P Plant Labil P Plant & Animal residues Fertilization Plant uptake ADSORBED P (Labile P) Desorption SOIL ORGANIC MaTTER MICROBIAL-P (Non Labil P) SOLUTION P H2PO4- HPO42- Mineralization Adsorption SECONDARY MINERALS FePO4 AlPO4 CaHPO4 (Non Labile P) Immobilization Precipitation Dissolution Labil P PRIMARY MINERALS (Non Labile P) Dissolution Leaching

Siklus P : Larutan Tanah P-labil P-Non labil Bentuk P – tanah : 1. P-larutan tanah, 2. P-organik, 3. P-inorganik Pd pH 7.2 [H2PO4]- = [HPO4]2- [P-larutan tanah] ≈ 0.05 ppm [P-kebutuhan tan] ≈ 0.003 – 0.3 ppm

2. P-organik Inositol fosfat 10-50% Fosfolipid 1-5% As. Nukleat 0.2-2.5% C/P ratio Mineralisasi/Immobilisasi < 200 Net mineralisasi P-organik (kadar P-residu >0.3%) 200-300 Mineralisasi=Immobilisasi > 300 Net immobilisasi P-inorg kadar P-residu < 0.2% Mineralisasi P-organik P-inorganik HPO42-, H2PO4-

3. P-inorganik Fiksasi P-inorg tergtg pd banyak faktor terutama pH P-inorg berasal dari mineralisasi bahan organik dan pupuk P yg ditambahkan ke dalm tanah Pinorganik yg tdk diserap tanaman atau diimmobilisasi Mikroba dpt diadsorpsi permukaan mineral (P-labil) atau terpresipitasi sebagai senyawa P-sekunder = Fiksasi atau Retensi P Fiksasi P-inorg tergtg pd banyak faktor terutama pH Pd tnh masam presipitasi P sbg mineral sekunder Al-P atau Fe-P atau diadsorpsi mineral liat atau oksida Fe/Al Pd tnh berkapur presipitasi P sbg mineral sekunder Ca-P atau diadsorpsi mineral liat atau CaCO3 FePO4.2H2O + H2O P-labil ↑↓ ↑↓ H2PO4- + H+ + Fe(OH)3 P-larutn Ca10(PO4)6F2 + 12H+ 10Ca2+ + 6H2PO4- + 2F-

Reaksi Adsorpsi P Adsorpsi ion P pada permukaan oksida Fe/AL melalui interaksi dgn OH- dan dan OH2+ Jika ion P iikat oleh 1 ikatan Al-O-P, yg dpt dilepas kembali ke larutan tanah disebut P-labil Jika 2 ikatan Al-O berikatan dgn 1 ion P mk terbtk struktur ikatan yg stabil yg sulit didesorpsi disebut P-non labil

Faktor-faktor yg mempengaruhi retensi P 1. Mineral tanah Peranan Mikroba dlm siklus P 2. pH tanah Kelarutan senyawa P inorganik Mineralisasi senyawa organik Immobilisasi Oksidasi Reduksi senyawa P-inorganik 3. Efek kation 4. Kejenuhan P 5. Bahan organik 6. Waktu dan Temperatur 7. Penggenangan

Fiksasi P pd tnh berliat tinggi > tanah berliat rendah Fiksasi P pd Mineral liat amorf (alofan) > liat tipe 1:1 (kaolinit) > 2:1 (vermikulit) Adsorpsi P: %liat 70% : andept > ultisol > oksisol > Molisol Pada oksisol: %liat 70% > 45% > 36%

Adsorpsi P oleh Al/Fe oksida menurun dgn meningkatnya pH Ketersediaan P maksimum pada pH mendekati 6.5 Pengapuran yg berlebihan dpt menurunkan P-tersedia Efek kation: 1 meq Al-dd/100 mengadsorpsi 100 ppm P larutan tanah Mekanismenya: Pertukaran kation Liat-Al3+ + Ca2+ Liat-Ca2+ + Al3+ Hidrolisis Al3+ + 2H2O  (Al(OH)2+ + 2H+ Presipitasi Al(OH)2+ + H2PO4-  (Al(OH)2H2PO4

Senyawa organik meningkatkan P-tersedia, karena Pembentukan organofosfat yg mudah diasimilasi tanaman Pemindahan H2PO4- dari permukaan jerapan oleh sitrat, oksalat, tartarat, malat Al/Fe oksida diselimuti humus sehingga adsorpsi menurun - Meningkatnya mineralisasi P Anion organik dan anorganik bersaing dgn P menempati permukaan koloid → adsorpsi P NO3- ≈ Cl- < OH- ≈ H3SiO4- ≈ SO42- ≈ MoO42- < H2PO4- Anion organik mengkelat Al → adsorpsi P Adsorpsi oksalat dan sitrat pd permukaan koloid ≈ H2PO4-

Adsorpsi berlangsung cepat pada tahap awal selanjutnya berjalan lambat Reaksi yg lambat karena: pembentukan ikatan kovalen Al/Fe-P pada permukaan oksida Al/Fe dan presipitasi senyawa P Adsorpsi meningkat dgn meningkatnya temperatur Mineralisasi P melibatkan mikroba, tingkat mineralisasi P meningkat 2x setiap temperatur naik 10oC Penggenangan meningkatkan P-tersedia, karena: - Fe3+ → Fe2+ Hidrolisis Al/Fe-P Pelarutan P-occluded Mineralisasi P Difusi meningkat Pada jenis tanah yg sama,: Respon pemupukan P di lahan sawah , lahan kering

Prilaku pupuk P dlm tnh Gbr 5.27 Fosfat alam