HUBUNGAN TANAH - UNSUR HARA – TANAMAN Bahan Kajian MK. Manajemen Kesuburan Tanah HUBUNGAN TANAH - UNSUR HARA – TANAMAN Smno.jurstnh.fpub.jun2013

The Chemical Soil Properties Tanaman sebagai produsen primer memerlukan unsur-unsur mineral yang diambilnya dari tanah dan menggabungkannya dengan Karbon Dioksida (CO2) (dari udara) dan Air (H2O) (dari tanah) untuk menghasilkan gula, karbohidrat dan protein, yang diperlukan untuk pertumbuhannya. Tanaman melakukan proses ini dengan menggunakan energi matahari untuk menggabungkan unsur kimia menjadi protein dan karbohidrat. . http://phasm.co.uk/guerrilla-soil-science/soil-properties/

UNSUR HARA TANAMAN. Rhizobacteria found in the soil layer bound to the plants roots can enhance plant growth by: producing chemicals to promote plant growth producing antibiotics to protect roots from disease absorbing toxic metals making nutrients more available http://moodle.unitec.ac.nz/mod/book/view.php?id=146240&chapterid=8786

. Kapasitas air yang tersedia Jumlah air yang diambil oleh tanaman tergantung pada sifat fisik dan kimia tanah, dan kerapatan akar, kedalaman perakaran, kebutuhan tanaman dan durasi pertumbuhan tanaman. Kapasitas air yang tersedia untuk dua tanaman yang berbeda direpresentasikan sebagai “kaleng” air . Daerah biru dan merah mewakili kapasitas air yang tersedia untuk tanaman yang berbeda kemampuannya menyerap air. Air yang tersimpan di daerah permukaan (merah) rawan penguapan dan mungkin tidak tersedia bagi tanaman. . http://www.apsim.info/Portals/0/APSoil/SoilMatters/Mod1/2_12.htm

PENYERAPAN AIR DAN HARA OLEH AKAR. Bulu-bulu akar menyerap air dan hara drai dalam tanah Most of the water is absorbed by the plants is through root hair zone.  The figure shows the pathway of soil water into root system. http://preuniversity.grkraj.org/html/4_PLANT_AND_WATER_RELATIONSHIP.htm

. Penyerapan Air oleh Akar Tanaman The surface area of the roots is increased by root hairs. Most of the water and mineral ions are absorbed by root hair cells. Water is absorbed by osmosis. Most of the mineral ions are absorbed by active transport. http://www.skinnerscience.com/Biology/gcse%20unit3%20revision%20notes.htm

.KTK dan Ketersediaan Hara Kation tukar, tersedia bagi tanaman. Akar tanaman juga memiliki kapasitas tukar kation. Ion hidrogen dari bulu akar dan mikroorganisme dapat menggantikan kation hara dari kompleks pertukaran koloid tanah. Kation hara kemudian dilepaskan ke dalam larutan tanah dan diserap oleh akar tanaman dan organisme tanah. Kation larut ini mungkin akan hilang bersama air drainase. http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop425/0032_talajtan/ch05s07.html.

Unsur hara Mineral dalam Tumbuhan MAMPU membuat senyawa organik dari senyawa anorganik dan unsur-unsur yang ada di lingkungannya (autotrophic) Semua kebutuhan C, H, dan O disuplai dalam bentuk CO2, dan H2O Mampu mendapatkan semus unsur hara lainnya dari tanah , sehingga ia berfungsi sebagai soil miners.

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

Unsur Hara MAKRO

Unsur Hara MIKRO

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 karakteristik, gejala-gejala ini mencerminkan fungsi unsur hara tersebut dalam metabolisme tumbuhan

Defisiensi vs. Kecukupan Hara

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

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

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

Biochemical functions of mineral nutrients

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

Fungsi Biokimia Unsur Hara Mineral

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

Fungsi Biokimia Unsur Hara Mineral

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

Tanah memepengaruhi penyerapan unsur hara pH affects the growth of plant roots and soil microbes Root growth favors a pH of 5.5 to 6.5 Acidic conditions weathers rock and releases potassium, magnesium, calcium, and manganese. The decomposition of organic material lowers soil pH. Rainfall leaches ions through soil to form alkaline conditions

Tanah memepengaruhi penyerapan unsur hara Negatively charged soil particles affect the absorption of mineral nutrients Cation exchange occurs on the surface of the soil particle Cations (+ve charged ions) bind to soil as it is –ve charded If potassium binds to the soil it can displace calcium from the soil particle and make it available for uptake by the root

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

Akar menyerap ion-uin hara di area yang berbeda-beda Calcium Apical region Iron Apical region (barley) Or entire root (corn) 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

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

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

Asosiasi Mycorrhiza Not unusual Ectotrophic Mycorrhizal fungi 83% of dicots, 79% of monocots and all gymnosperms Ectotrophic Mycorrhizal fungi 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

Asosiasi Mycorrhiza Vesicular arbuscular mycorrhizal fungi Hyphae grow in dense arrangement , both within the root itself and extending out from the root into the soil After entering root, either by root hair or through epidermis hyphae move through regions between cells and penetrate individual cortex cells. Within cells form oval structures – vesicles – and branched structures – arbuscules (site of nutrient transfer) P, Cu, & Zn absorption improved by hyphae reaching beyond the nutrient-depleted zones in the soil near the root

Unsur hara bergerak dari fungi ke sel-sel akar tumbuhan Ectotrophic Mycorrhizal Occurs by simple diffusion from the hyphae in the hartig net to the root cells Vesicular arbuscular mycorrhizal fungi 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

Memanipulasi transpor unsur hara dalam tumbuhan Increase plant growth and yield Increase plant nutritional quality and density Increase removal of soil contaminants (as in phytoremediation)

Akar tanaman menyerap ion-ion ammonium dan nitrat dari dalam tanah Dinamika unsur hara nitrogen dalam tanah melibatkan reaksi-reaksi amonifikassi, nitrifikasi dan denitrifikasi. Akar tanaman menyerap ion-ion ammonium dan nitrat dari dalam tanah

Akar tanaman menyerap anion fosfat dari dalam tanah 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

Akar tanaman menyerap anion sulfat dari dalam tanah 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

Akar tanaman menyerap kation K+ dari dalam tanah Dinamika unsur hara kalium dalam tanah didominasi oleh reaksi-reaksi fisiko-kimia yang melibatkan koloid tanah. Akar tanaman menyerap kation K+ dari dalam tanah

Akar tanaman menyerap kation Ca dan Mg dari dalam tanah 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