FISIOLOGI HARA MINERAL YAYA HASANAH. PENDAHULUAN Pertumbuhan Perkembangan Hara mineral Jumlah mendekati minimum Steady state (mantap Faktor pembatas Hukum.

Presentasi berjudul: "FISIOLOGI HARA MINERAL YAYA HASANAH. PENDAHULUAN Pertumbuhan Perkembangan Hara mineral Jumlah mendekati minimum Steady state (mantap Faktor pembatas Hukum."— Transcript presentasi:

1 FISIOLOGI HARA MINERAL YAYA HASANAH

2 PENDAHULUAN Pertumbuhan Perkembangan Hara mineral Jumlah mendekati minimum Steady state (mantap Faktor pembatas Hukum Minimum Leibig Pertumbuhan dan perkembangan organisme akan ditentukan oleh unsur hara esensial yang berada dalam jumlah minimum kritis. Dalam keadaan mantap unsur esensial yang tersedia dalam keadaan mendekati minimum cenderung merupakan faktor pembatas. Justus Von Leibig (1840)

3 HUKUM MINIMUM LEIBIG Justus von Liebig (1840) menemukan hasil tanaman tidak ditentukan oleh unsur hara N,P, K yang diperlukan dalam jumlah banyak tetapi oleh mineral seperti magnesium yang diperlukan dalam jumlah sedikit oleh tanaman. Hukum minimum Liebig diterapkan hanya dibawah keadaan mantap  bila arus masuk dan material seimbang dengan arus keluarnya.

4

5

6 Discovery of Essentially of Micronutrients for Higher Plants ElementYearDiscovery by Iron (Fe)1860J. Sachs Manganese (Mn)1922J.S McHargue Boron (B)1923K. Warrington Zinc (Zn)1926A.L. Sommer and C.B Lipman Copper (Cu)1931C.B Lipman and G. MacKinney Molybdenum (Mo)1938D.I Arnon and P.R. Stout Chlorine (Cl)1954T.C. Broyer et. al. Nickel (Ni)1087P.H. Brown et al.

7 Unsur Hara Penyusun Tanaman Untuk Pertumbuhan dan Perkembangan, Tanaman memerlukan unsur : 1. Karbon (C ) 9. Sulfur (S) 2. Hidrogen (H) 10. Clor (Cl) 3. Oksigen (O) 11. Boron (B) 4. Nitrogen (N)12. Cuprum/Tembaga (Cu) 5. Fosfor (P)13. Mangan (Mn) 6. Kalium/Potasium (K)14. Ferum/Besi (Fe) 7. Calsium (Ca)15. Zinkum/Seng (Zn) 8. Magnesium (Mg)16. Molibdenum (Mo) 17. Nickel (Ni)

8 Sumber Unsur Hara Udara  C dalam bentuk gas CO 2 O dalam bentuk gas O 2 H dalam bentuk gas H 2 O Air  O dalam bentuk gas O 2 H dalam bentuk H 2 O Tanah a. Unsur hara primer  N, P, K b. Unsur hara sekunder  Ca, Mg, S c. Unsur hara mikro  Cl, B, Cu, Mn, Fe, Zn, Mo, Ni Unsur hara Makro

9 Unsur Hara EssensialAnionKation Unsur Hara Makro N P K Ca Mg S NO 3 - H 2 PO 4 - SO 4 - NH 4 + K + Ca 2+ Mg 2+ Unsur Hara Mikro Fe Mn Bo Mo Co Zn Cl Bo 3 3- MoO 4 2- Cl - Fe 3+ Mn 2+ Co 2+ Zn 2+ Bentuk penyerapan unsur hara dari dalam tanah oleh tanaman

10 UNSUR HARA PENYUSUN TANAMAN 90% Air 10% Bhn Kering O 44% N 0,2-2% H 7% C 47% CO 2 O2O2 H2OH2O NH 4 + NO 3 - H 2 PO 4 - SO 4 - HPO 4 - Ca 2+ K+K+ Mg 2+ Fe 3+ Mn 2+ Bo 3 3- MoO 4 2- Co 2+ H2OH2O O2O2 Cl - Zn 2+

11 P ENYERAPAN H ARA Keterlibatan antara akar dan ion hara dapat terjadi dengan:  Pertukaran kontak  Pertukaran ion tanah dengan H di dalam musigel  Difusi ion  Aliran massa ion  Pemanjangan akar ke sumber ion Proses penyerapan  Aktif membutuhkan energi.ion melintasi membran sitoplasma,plasmalema, dengan energi dari senyawa fosfat berenergi tinggi(ATP) yang dihasilkan dari respirasi  Penyerapan pasif,ion berpindah bersama air (didalam jaringan akar dan ruang bebas) Ruang bebas Akar dalam penyerapan Hara dipengaruhi oleh:  Spesies  Varitas Tanaman  Umur

12 PERMUKAAN AKAR PENYERAP(Pertukaran Kontak) VACUOLASITOPLASMA DINDING SEL MIKROFIBRIL TONOPLASTPLASMOLEMMA FEKOLLOIDAL MIKROORGANISME MUCIGEL 1μ1μ 1μ1μ 1-10 μ PARTIKEL LIAT (0.1 – 1 μ) Dari gambar diketahui bahwa pada permukaan dinding sel terdapat lapisan lendir yang tidak mudah lepas (mucigel). Mucigel terbentuk dari bahan PEKTIN yang diperkuat dengan serat-serat halus (MICRO FIBRILLA) yang tidak teratur.  Tebal mucigel adalah 10 – 30 mikron.  Didalam mucigel tumbuh banyak macam-macam jasad renik.

13  Pengaruh aliran massa pada penyerapan hara. Zat hara dalam tanah yang bergerak ke arah akar melalui proses aliran massa dipengaruhi oleh : a)Konsentrasi hara dalam larutan tanah b)Laju gerakan air ke permukaan akar, atau laju transpirasi. Difusi dan Penyerapan Hara Difusi merupakan proses terpenting dalam penyerapan hara oleh akar. Rumus difusi (Hukum Fick) dimana : Q = Jumlah hara yang bergerak (g moles) t = Waktu (det, menit) D = Koefisien Difusi (cm2/det) A = Luas daerah yang dilalui (cm2) c = Konsentrasi ion yang berdifusi (g/cm3) atau m.moles/cm3 x = Jarak gerakan ion (cm)

14 Jumlah penyerapan hara oleh akar, sangat dipengaruhi oleh Daya Serap Akar ( α ). dimana : Fu = Jumlah Hara yang diserap [ µ g/cm 2 /det] Cr = Konsentrasi hara pada larutan dipermukaan akar ( µg/cm 3 ) Laju penyerapan ion hara ternyata berkorelasi tinggi dengan aktivitas ATP. = cm/detik

15 Perjalanan Air dan Larutan Hara dalam Tumbuhan  Perjalanan air dan larutan hara dalam tumbuhan dimulai dengan absorpsi air pada permukaan akar.  Air masuk ke dalam akar melalui sel-sel epidermis dan rambut akar (modifikasi sel epidermis).  Rambut akar meningkatkan luas permukaan akar sehingga absorpsi air menjadi lebih efisien.  Selanjutnya air dari epidermis masuk ke dalam korteks akar. Sebagian air masuk melalui sitoplasma (rute simplas) dan sebagian besar air melalui ruang antar sel (rute apoplas).

16  Ketika mencapai endodermis, air yang masuk dengan rute apoplas dipaksa masuk ke dalam endodermis yang merupakan aliran transpirasi xilem, karena pada endodemis terdapat jalur/pita Caspary.  Caspary merupakan lilin (suberin) yang menebal pada dinding transversal dan radial sel-sel endodermis.  Suberin tidak dapat ditembus oleh air sehingga air dipaksa masuk ke dalam sel-sel endodermis pada bagian dinding tangensial.  Ketika masuk ke dalam sel maka mineral terlarut dalam air akan diseleksi oleh membran plasma yang bersifat semipermeabel.

17 Perjalanan air dan solut dari tanah ke sistem perakaran.

18 JALUR TRANSPORTASI AIR DAN GARAM MINERAL DARI AKAR Simplas  Bergeraknya air dan mineral lewat jalur dalam sel, yaitu sitoplasma sel dengan jalan menembus membran plasma. Apoplas  Bergeraknya air lewat jalur luar sel atau lewat dinding-dinding sel.

19 Jalur penyerapan air Larutan tanah - sel-sel epidermis akar (rambut akar) – korteks – endodermis – xylem akar

20  PENYERAPAN HARA KARENA PERTUMBUHAN AKAR Terjadi 2 tahapan penyerapan hara selama kehidupan tanaman, yi : 1.Ketika akar-akar baru tumbuh dengan cepat, penyerapan hara yang mula-mula lambat, meningkat dengan sangat cepat. 2.Akar sudah tumbuh pada seluruh daerah perakaran, maka akar- akar baru harus tumbuh diantara akar-akar yang sudah ada ⇒ terjadi kompetisi dalam penyerapan hara antara akar-akar baru dengan akar-akar lama; tanaman juga semakin tua, sehingga jumlah akar yang mati lebih banyak daripada akar yang baru tumbuh. Akibatnya penyerapan hara menurun drastis.

21 Faktor yang mempengaruhi penyerapan Faktor lingkungan: Ketersediaan air, Aerasi, Konsentrasi larutan tanah, Suhu Faktor tanaman : Laju transpirasi tanaman Sistem perakaran Metabolisme

22 F AKTOR LINGKUNGAN ( KANDUNGAN AIR TANAH ) Zona Jenuh Air Kapasitas Lapangan Zona Air Kapiler Titik Layu Permanen Zona Layu Permanen

23 Aliran air dan hara dari akar ke tajuk

24 Gerakan ion dalam xilem Di dalam pembuluh xilem hara bergerak secara pasif ke pucuk bersama-sama dengan air mengikuti aliran transpirasi atau oleh tekanan akar. Pembuluh xilem terdiri dari sel-sel mati yang dinding- dinding sampingnya penuh dengan noktah sedang dinding atas dan bawah hilang, sehingga pembuluh xilem sebenarnya terdiri dari seberkas pipa-pipa yang dindingnya penuh dengan pori-pori. Segera setelah hara masuk ke dalam pembuluh xilem, hara akan ikut dengan aliran air ke pucuk melalui aliran massa. ANGKUTAN HARA DARI AKAR KE TAJUK

25 JARINGAN PENGANGKUT PADA TUMBUHAN Xylem (pembuluh kayu)  Sel penyusunnya berupa trakeid, trakea dan parenkim xylem. Terdapat pada bagian kayu.  Fungsinya  mengangkut air dan unsur hara dari akar ke daun, mengokohkan tumbuhan Phloem (pembuluh tapis)  Terdiri dari sel hidup, berdinding selulosa dan dindingnya melintang.  Terdapat pada bagian kulit kayu. Pada samping floem terdapat sel pengiring.  Fungsi mengangkut hasil fotosintesis dari daun keseluruh bagian tubuh tumbuhan.

26 Berkas pengangkut dalam batang

27 M ANFAAT TRANSPIRASI  Mempertahankan sel-sel daun agar senantiasa basah sehingga memungkinkan terjadinya fotosintesis  Untuk memompa air akar naik dari akar ke daun  Merupakan penyangga suhu daun

28 R ESORPSI ION - ION HARA Semua sel-sel hidup di dalam tanaman yang tidak secara langsung bersentuhan dengan larutan hara, memperoleh zat haranya dari pembuluh xilem. Sel-sel yang terdapat pada perbatasan antara akar dan batang terutama yang dekat pada pembuluh xilem adalah yang pertama-tama menyerap secara selektif ion-ion yang bergerak ke atas  dengan demikian mengatur susunan ion-ion hara naik ke pucuk.

29 A NGKUTAN J ARAK J AUH D ALAM X ILEM D AN F LOEM S ERTA P ENGENDALIANNYA

30  Semua angkutan hara dan molekul senyawa organik terjadi dalam berkas vaskuler yang terdiri dari xilem dan floem  Angkutan hara dari akar ke daun melalui sel- sel xilem yang mati, terjadi karena tekanan akar dan gradien potensi air, dimana PA udara >> sel daun > xilem > sel akar > larutan dalam tanah. Ini terutama terjadi pada siang hari dan satu arah.  Dalam floem angkutan zat-zat terjadi dua arah dan digerakkan secara aktif ke bagian- bagian yang membutuhkan zat-zat tersebut. Jadi dari sumber (source) ke wadah (sink)  Dalam akar hara dapat segera masuk ke dalam floem akar sehingga dapat segera di angkut ke dua arah antara lain ke ujung akar.

31  *Ca dapat cepat diangkut dari akar ke pucuk, padahal angkutan *Na ke pucuk sangat terhambat, sehingga menimbulkan gradien basipetal kandungan *Na yang sangat tajam pada akar yang disebabkan resorpsi Na oleh sel akar disekitarnya. Tanaman ini di sebut natrofobik.  *K sangat mobil baik dalam xilem maupun floem. Sebagian *K masuk ke dalam floem akar dan diangkut ke ujung akar melalui floem.  Transfer hara dan molekul-molekul organik antara xilem dan floem dapat terjadi dengan bantuan sel-sel transfer.

32 A NGKUTAN D ALAM X ILEM Mekanisme Angk utan dalam xilem terutama adalah apoplasmik dengan aliran massa dalam sel- sel xilem yang mati. Disini terjadi interaksi antara larutan dalam xilem dengan dinding-dinding pembuluh xilem dan sel-sel parenchyma terutama pertukaran kation polivalen. Juga terjadi penyerapan hara dan pelepasan zat-zat organik oleh sel-sel hidup disekitarnya, seperti parenchyma xilem, floem dan sebagainya. - Pertukaran adsorpsi Didalam xilem terjadi adsorpsi pada dinding sel xilem yang bermuatan negatif, seperti halnya yang terjadi dalam daerah bebas akar korteks.

33 Resorpsi Sepanjang perjalanannya didalam xilem, zat hara diserap kembali oleh sel- sel hidup sejak dari akar sampai ke daun = resorpsi. Resorpsi dapat terjadi karena penyerapan aktif langsung ke dalam sel-sel parenchyma atau penyerapan ke dalam sel-sel khusus yang disebut sel transfer sebagai sel perantara sebelum ion-ion diteruskan kedalam floem. -

34 P ELEPASAN ATAU SEKRESI HARA Sepanjang perjalanannya, dalam xilem dari akar ke daun terjadi perubahan komposisi larutan yang disebabkan karena adanya sekresi hara dan sel-sel sekitar pembuluh xilem. Ini penting untuk menjamin kesinambungan pasokan hara ke titik-titik tumbuh.

35 P ENGARUH LAJU TRANSPIRASI PADA PENYERAPAN DAN TRANSLOKASI HARA Laju penyerapan air oleh akar (transpor jarak pendek) dan di dalam pembuluh xilem (transpor jarak jauh) ditentukan oleh tekanan akar dan laju transpirasi.

36 P ENGARUH TRANSPIRASI PADA LAJU PENYERAPAN DAN TRANSLOKASI DITENTUKAN OLEH :  Umur tanaman, pada kecambah dan tanaman muda oleh tekanan akar makin tua tanaman peranan transpirasi makin nyata.  Waktu, siang hari tinggi dibanding malam.  Konsentrasi larutan luar.  Konsentrasi hara di dalam akar; transpirasi meningkatkan laju penyerapan bila hara tinggi.  Jenis hara; transpirasi > pengaruhnya pada penyerapan dan translokasi dari hara yang tidak bermuatan dibandingkan dengan bentuk ion.

37 F AKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU TRANSPIRASI Faktor lingkungan Faktor tanaman 1. kelembaban udara 2.suhu 3.kecepatan angin 4.cahaya 5.tekanan udara 6.ketersediaan air tanah 7.debu 1.stomata: jumlah per satuan luas, letak stomata (permukaan bawah atau atas daun, timbul/tenggelam), waktu bukaan stomata 2.daun: berbulu/tidak, warna daun(kandungan klorofil daun), posisinya menghadap matahari secara langsung atau tidak

38

39 E FEK TRANSPIRASI PADA DISTRIBUSI HARA DALAM PUCUK. Angkutan hara dalam xilem berakibat tersebarnya hara pada semua bagian pucuk, tergantung dari;  laju transpirasi  lamanya transpirasi

40 A NGKUTAN DALAM FLOEM Anatomi floem Angkutan jarak jauh berlangsung melalui pembuluh floem yang terbentuk dari sel-sel hidup yang terdiri atas: pembuluh tapis,sel pelengkap dan sel-sel parenchyma. Sel pembuluh tapis memiliki lapisan sitoplasma tipis yang menghubungkan satu sel dengan sel lainnya yang disebut protein-P. Jadi pola angkutan oleh floem mirip angkutan hara jarak dekat di dalam simplas melalui plasmodesmata yaitu benang-benang protein yang menghubungkan sitoplasma sel yang satu dengan sel sebelahnya.

41 Komposisi isi floem  pH 7-8 dengan kandungan bahan kering 15-25%  komponen utama = sukrosa merupakan > 90% dari total bahan padat.  Kandungan asam organik dan N organik yang tinggi terutama asam amino dan amida  Kandungan hara K > P > Mg > S tereduksi. Ca rendah.  Kandungan semua padatan oleh floem >> xilem kecuali Ca  Kation-kation anorganik >> anion-anion anorganik. Kelebihan kation diimbangi oleh asam amino.

42 M OBILITAS DALAM FLOEM MobilIntermediate Immobile KFe Li RbMnCa NaZnSr MgCoBa PMoB S Cl

43 Arah angkutan dalam floem Angkutan dalam floem dua arah : yaitu dari sumber (daun pembentuk fotosintat) ke wadah (yaitu akar, pucuk, buah dan biji) Transfer antara xylem dan floem Dalam berkas pembuluh, floem dan xilem hanya dipisahkan oleh beberapa lapis sel. Bukti menunjukkan terjadinya aliran hara secara pasif atau bocor keluar dari sel-sel pembuluh tapis floem bila terjadi gradien konsentrasi. Sebaliknya aliran zat-zat organik maupun anorganik dari xilem ke floem adalah aliran aktif menentang gradien konsentrasi

44

45  Peranan floem dan xilem dalam angkutan hara jarak jauh tergantung :  Jenis hara  Tahap pertumbuhan organ tanaman NO3 tidak terdapat dalam floem dan hanya dalam xilem, tetapi setelah tereduksi misal sebagai asam amino dapat dengan mudah bergerak dalam floem.

46 Aliran hara antara pucuk dan akar Selalu terjadi retranslokasi hara yang mobil dalam floem dari pucuk ke akar melalui floem walaupun pada saat yang bersamaan terjadi angkutan dengan arah berlawanan di dalam xilem. Sebagian hara yang ditranslokasikan keakar dapat kembali lagi kedaun melalui floem.

47 Remobilisasi hara Masuk (influx) dan keluarnya hara (efflux) dari organ tanaman seperti daun dan sebagainya dapat berlangsung pada saat yang bersamaan. Beberapa tahapan remobilisasi hara:  Mobilisasi dalam sel-sel daun  Angkutan jarak dekat dalam simplas ke floem  Masuk ke pembuluh floem secara aktif  Angkutan di dalam floem.

48 TERIMA KASIH