DASAR ILMU TA AH

Materi 09: Unsur Hara Tanah

Unsur hara esensialProduktivitas tanaman dipengaruhi: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 ketersediaanya (The law of the minimum, Liebig)

Klasifikasi Unsur Hara Esensial Atas dasar jumlah yang diperlukan tanaman (bukan jumlahnya dalam tanah ) Unsur Hara MakroDari Udara dan Air: C, H, O Dari Tanah: N, P, K, Ca, Mg, S primer sekunder

Unsur Hara Mikro (dari tanah)Fe, B, Mn, Cu, Zn, Mo, Cl, Co

Suatu unsur hara dianggap esensial jika:1.

2.

3.

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 atu diperbaiki dengan menambahkan unsur tersebut unsur tersebut terlibat langsung dalam nutrisi tanaman

Tetapi:definisi di atas sangat terbatas, karena dapat juga terjadi bahwa unsur tidak esensial dapat mengganti esensialitas unsur tersebut:Contoh, pada konsentrasi yang tinggi, bromin dapat menggantikan klorin, sehingga berdasar definisi butir (2) diatas, klorin tidak dekelompokkan dalam kelas esensial.

Akuisisi Unsur Hara TanamanKontak Akar tanaman -Hara1. Intersepsi Akar - Ion diambil akar ketika akar berkembang dalam tanah. 2. Aliran Masa Ion di transportasikan ke akar melalui aliran air yang saling berhubungan. Aliran air dalam tanah disebabkan oleh transpirasi air oleh tanaman (asalnya diserap akar) ke daun melalui stomata. 3. Difusi pergerakan disepanjang kisaran titik konsentrasi, dari konsentrasi tinggi ke rendah

Ringkasan Pergerakan Unsur Hara ke Akar

Bentuk N tanah1. 2.

NITROGEN

Anorganik - NO3-, NH4+ Organik tidak tersedia bagi tanaman: 97-98% 97total N tanah dalam bentuk organik. 1-2% per tahun di 1mineralisasi

Nitrogen (N): 1-5% 1Digunakan dalam jumlah besar, melebihi unsur lainnyamobil dalam tanaman

Fungsi dalam tanamanKomponen molekul klorofil Komponen asam nukleat (DNA dan RNA) Terus menerus digunakan karena protein digunakan

Nitrogen (N): 1-5% 1Gejala Defisiensi (kekahatan) Tanaman menjadi kerdil dan/atau menjadi kuning pada daun yang tua N bersifat mobil dalam tanaman, jadi daun baru dapat tetap hijau Kelebihan N menghambat pemasakan, tanaman sukulen dan mudah terserang hama-penyakit hama-

Mineralisasi N organikmineralisasi terjadi dalam tiga tahap - aminisasi, aminisasi, amonifikasi dan nitrifikasi Faktor penting perlu diingat sehubungan dengan nitrifikasi Nitrifikasi memerlukan oksigen. Reaksinya melepaskan H+ yg menyebabkan kemasaman Melibatkan mikroorganisme, oleh karena itu proses ini dipengaruhi kondisi lingkungan tanah

Faktor mempengaruhi konversi NH4+ ke NO3 Suhu tanah pH tanah (nitrifikasi lambat pada pH 5.8 - 6.0) Aerasi tanah - O2 diperlukan untuk konversi Air tanah tdk terjadi nitrifikasi jika tanah jenuh air atau sangat kering. Konsentrasi NH4+ dan adanya organisme nitrifikasi Rasio C/N tinggi.

Kehilangan N tanahPencucian NO3- -- penting pada tanah berpasir di Indonesia. Denitrifikasi kehilangan N pada kondisi tergenang (tdak ada O2)NO3NO3- => NO2- => N2 NO2Disebabkan oleh mikroorganisme anaerobik

Volatilisasi N hilang dalam bentuk gas, masalah tanah berpasirUrea

NH4+ fertilizers

Anhydrous Ammonia (NH3)

Reaksi N organik dalam tanah1.

2.

Amonium - NH4+ - kation yang dijerap olehj kompleks pertukaran dalam tanah (BO dan liat). Tahan pencucian selama dalam bentuk NH4+ . Tapi, pada kondisi tertentu amonium dikonversi menjadi nitrat. Nitrat - NO3- - anion dan tidak dijerap dan bergerak dalam air tanah; dapat tercuci menyebabkan kehilangan N tanah dan masalah pencemaran

Fiksasi Nitrogen1.

Secara BiologiFiksasi N simbiosis- mikroorganisme yang tumbuh simbiosisberaosiasi dengan tanaman, keduanya memperoleh manfaat . Fiksasi N non-simbiosis- bakteri dan ganggang hijau non-simbiosisbiru yang hidup bebas dalam tanah

2.

Secara FisikokimiaOksidasi alami panas petir mengkombinasikan N2 dan O2. Dibawa ke tanah oleh hujan atau salju Industri pabrik pupuk N2 + 3H+ ==> 2NH3 Nitrogen dari udara Hidrogen dari gas alam harga minyak bumi mempengaruhi harga pupuk

FosforKarakteristik dalam tanahP 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 tanahP organik30 - 50% dari P total dalam tanah dalam bentuk bahan organik Rasio C:N:P dalam bahan organik tanah sekitar 100 - 10 -1.

P anorganikMineral 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 Konsentrasi larutan dipengaruhi oleh kelarutan dan jumlah fase padat

Faktor mempengaruhi kapasitas fiksasi PJumlah dan tipe liat liat kaolinit biasanyaberasosiasi dengan kandungan oksida Fe dan Al yang tinggi.

Kemasaman Tanah pada pH dibawah 5 adasejumlah besar Al dapat dipertukarkan

Level P dalam tanah. Jika telah terbentukbertahunbertahun-tahun, kapasitas fiksasi P sudah mantap.

Fosfor (P) : 0.1-0.5 % P 0.1Bentuk diserap tanaman H2PO4- - orthophosphate primer H2PO4= - orthophosphate sekunder Mobil dalam tanaman Fungsi dalam tanaman Memacu pemasakan, merangsang pertumbuhan akar yg baik, meningkatkan toleransi thd kekeringan, meningkatkan daya kecambah biji, penting untuk pembentukan biji dan buah Penting dalam cadangan dan transfer energi (ADP+ATP) Komponen asam nukleat (DNA dan RNA)

Fosfor (P) : 0.1-0.5 % P 0.1Gejala Defisiensi Reduksi pertumbuhan, kerdil Warna hijau tua becak ungu pada daun jagung, Menunda pemasakan Penbentukan biji gagal

KALIUM

Soil KOrigin of soil K is primary minerals from which soil is formed. K-feldspars mica clayclay- illite, vermiculite and chlorite Plants take up K in the ionic form (K+)

Availability of K in the soilRelatively unavailable K (90-98%) (90part of the crystal structure of minerals Slowly available (1-10%) K that is bonded in the interlayer (1position of clays. Readily available - 1-2% - K on cation exchange sites and K in soil solution. weathering usually moves K towards the available forms. However, applying large amounts of fertilizer K can reverse this

Soil KK fixation -- Trapped in the innerlayer of illite and vermiculite (2:1 clays) Factors affecting availability of K Soil parent materialfeldspars and micas are high in K. If these minerals are present the soil will be high in K.

Soil texture - Fine textured soils have more K than coarse textured soils Intensity of weathering - High temperature and rainfall cause faster breakdown of minerals but also more leaching loss.Although soils contain large total amounts of K it is usually necessary to add K with fertilizers

Effect of pH on retention of applied KLeaching loss of K from a sandy soil was greatly reduced when the soil was limed at pH 5.1 a large portion of the exchange complex is occupied by Al3+ which is held more tightly than K. Therefore, K is blocked from the exchange site. When limed Ca2+ occupies the exchange sites and K can displace the Ca2+ and be held in the soil

Kalium (K): 0.5-6% K 0.5Bentuk diserap tanaman:K+ Mobil dalam tanaman

Fungsi dalam tanamanKatalisator berbagai reaksi; metabolisme karbohidrat, pati dan N Membantu resistensi terhadap penyakit Meningkatkan kualitas buah dan sayuran Penting dalam serapan dan kesimbangan air melalui pengaruhnya terhadappotensiual osmotik Kesimbangan kation untuk transpor anion

Kalium (K): 0.5-6% K 0.5Gejala defisiensiUjung dan tepi daun menjadi coklat, terutama pada daun bagian bawah. Jerami tanaman berbiji menjadi lunak

CalciumForm used by plantsAbsorbed by plants as the Ca2+ from exchange sites or soil solution

Soil Calcium1.

2.

Contained in rocks and minerals from which the soil is formed - dolomite, calcite, apatite, calcium feldspars. In humid regions even soils formed from limestone are acid in the surface layer because Ca2+ may be removed by excessive leaching. H2O + CO2 ===> H2CO3 Carbonic acid

CalciumCalcium added to Soil

Limestone used to improve acid soils add Ca Gypsum is used to supply Ca without changing the pH. Phosphorus fertilizers Availability is dependent on the percent of the cation exchange complex occupied by Ca2+ rather than the absolute amount. Type of ClayKaolitic clays (1-1) can supply enough Ca to plants at (1saturation values of 40-50. 40Montmorillonitic clays require Ca situation of 70% to supply plants

Behavior of calcium in the soil

Kalsium (Ca): 0.2-1% 0.2Bentuk diserap tanamanCa++ Tidak mobil dalam tanaman

Fungsi dalam tanamanMemperkuat dinding sel Perpanjangan akar Penting unuk serapan hara Penting untuk perpanjangan dan pembelahan sel Kesimbangan kation untuk transpor anion

Kalsium (Ca): 0.2-1% 0.2Gejala defisiensi Karena tidakmobil,maka mempengaruhi pertumbuhan baru Terhambatnya perkembangan ruas Gejalamudah dilihat dilapangan krn kemasaman tanah akan menjadi faktor pembatas sebelum Ca. Yakni, pengapuran mencegah defisiensi Ca.

MagnesiumSoil MagnesiumDolomite, olivine, biotite mica the minerals containing magnesium are easily weathered. The soil is depleted of weatherable Mg minerals relatively sooner than most Ca, Mg and K minerals. Exchangeable Mg2+ is the largest source of plant available Mg. Twelve to 18% of exchangables bases are usually Mg2+ ions compared to 75-85% for Ca 75-

MagnesiumSoil MagnesiumThe Mg2+ hydrates to form a larger ion than Ca therefore, it is adsorbed less strongly by the cation exchange complex. Mg is excessive if it occupies more than 404060% of CEC deficient if less than 3-8% 3Preferential adsorption of these double charged ions results in a lower percentage in soil solution than other cations like K and Na. High K fertilization can induce Mg deficiency

Magnesium (Mg): 0.1-0.4% 0.1Bentuk diserap tanaman Mg++ mobil dalam tanaman Fungsi dalam tanaman Bagian molekul klorofil esensial dalam fotosintesis Terkait dengan metabolisme P Ditemui dalam jumlah besar di biji Aktivator berbagai ensim Komponen ribosome, jadi penting untuk sintesis protein

Magnesium (Mg): 0.1-0.4% 0.1Gejala defisiensiMg is bersifat mobil,jadi gejala defisiensi terjadi pertama pada daun tua. Klorosis, strik putih atau kuning, terutama pada tanaman Graminae.

SulfurForm utilized by the plant : absorbed by plants as SO42- anion small amount through leaves as SO2 Soil Sulfurfound in soil solution as the SO42-. Negative charge so there is little adsorption on clays. Moves with the soil water and is easily leached. organic matter is the source of soil sulfur. N-S ratio N10-1 10-

SulfurSources of sulfur added to the soil. atmosphere - (SO2) sulfur dioxidebrought down by precipitation. Fertilizer Sordinary superphosphate 9-12% S 9gypsum - soluble - neutral in reaction 17% S copper sulfate

SulfurSulfate movement and retentionreacts with the same anion exchange sites as H2PO4-, HPO42- is held more strongly so there is little room for SO42- on these sites in surface soils. leaches readily - accumulation in B horizon

Sulfur Nutrition - part of three amino acids Cystine, Cysteine, MethionineDeficiencies occur on sandy soils low in organic matter in areas with high rainfall. deficient plants show a pale green color S is part of protein. Plant need a N:S ratio of 15:1

Sulfur (S):0.1-0.5% (S):0.1Bentuk diserap tanamanSO4 2- beberapa SO2 4 Tidak mobil dalam tanaman

Fungsi dalam tanamanPenyusun 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

Sulfur (S):0.1-0.5% (S):0.1Gejala defisiensiKlorosis seragam pada tanaman yang kerdil. Sama dengan gejala defisiensi N. Kurang mobilk dibanding N, maka defisiensi akanlebih nampak padadaun lebih muda

Mangan (Mn): 20-500 ppm 20Bentuk diserap tanaman Mn++, Mn+++ Dapat diserap melalui daun,diperlkukan 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 dalama aktivasi berbegai ensim

Mangan (Mn): 20-500 ppm 20Gejala defisiensiMn tidak mobil Daun atas terbentuk garis-garis gariskuning

Besi (Fe): 10-1000 ppm 10Bentuk diserap tanamanFe++ (bentuk ferro) Fe+++ (bentuk ferri) Dapat dijerap sebagai komplek besi organik (kelat) Dapat diserap oleh daun; tidak mobil dalam tanaman

Fungsi dalam tanamanTerlibat dalam reaksi redoks dalam sel Terlibat dalam fotosintesis Terlibat dalam sintesis protein dan klorofil Penting dalam ensim respiratori

Besi (Fe): 10-1000 ppm 10Gejala defisiensiTerjadi pada tanah dengan pH tinggi atau pada tanaman tertentu Karena tidak mobil gejala defisiesi terjadi pada daun muda, dauan dapat berubah menjadi putih

Tembaga (Cu): 5-20 ppm 5Bentuk diserap tanamanCu+2 dapaty diserap melalui daun. Menjadi sangat beracun jika terlalu banyak diberikan Tidak mobil dalam tanaman

Fungsi dalam tanamanCu adalah katalis dalam pembentukan klorofil Terlibat dalam reaksi redoks dalam sel Pengaktif beberapa ensim Terlibat dalam pembentukan dinding sel

Tembaga (Cu): 5-20 ppm 5Gejala defisiensiKarena tidak mobil maka daun bagian atas yang terpengaruh - daun termuda tanaman jagung berwarna kuning dan kerdil Sayuran tanaman layu dan muncul warna hijau kebiruan

Seng (Zn): 25-150 ppm 25Bentuk diserap tanamanZn++ dapat diserap melalui daun. Dalam jumlah besar beracun. Tidak mobil dalam tanaman

Fungsi dalam tanamanPengaktif sistem ensim Terlibat dalam sintesis dan aktivasi ensim Komponen auxin (pengatur tumbuh)

Seng (Zn): 25-150 ppm 25Gejala defisiensiTerjadi pada daun muda (tidak mobil) Mucul klorosis diikuti menurunya kecepatan pertumbuhanm tajuk

Boron (B) 6-18 ppm (monocots), 20-60 20ppm (dicots) Bentuk diserap tanamanH3BO3 dapat diserap melalui daun Dapat berracun jika diberikan pada beberapa jenis tanaman tertentu, meskipun pada tanaman lain tidak beracun

Fungsi dalam tanamanTranslokasi gula dalam membran Penting untuk perkembangan sel Penting dalam nodulasi pada akar legum

Boron (B) 6-18 ppm (monocots), 20-60 20ppm (dicots)Gejala defisiensiPertumbuhan terhambat Immobile upper leaves affected. Growth of terminal bud stops Maize - barren plants Peanuts - hollow heart

Molibdenum (Mo): < 1 ppmMo diperlukan dalam jumlah paling sedikit. Pemberian berlebihan mempengaruhi ternak pemakan rumput

Bentuk diserap tanaman MoO4= Tidak mobil dalam tanaman Fungsi dalam tanamanDiperlukan untuk konversi NO3- menjadi NH4+ dalam tanaman Diperlukan rhizobia dalam fiksasi N dalam nodul legum Terlibat dalam jerapan dan transport Fe

Molibdenum (Mo): < 1 ppmGejala defisiensiKlorosis Pada legum mirip gejala defisiensi N

Khlorin (Cl): 0.2-2% 0.2Bentuk diserap tanaman ClMobil dalam tanaman Fungsi dalam tanaman Terlibat dalam fotosintesis Berperan dengan K dalam kesimbangan air tanaman Penting dalam resistensi penyakit

Khlorin (Cl): 0.2-2% 0.2Gejala defisiensi Pertumbuhan akar terhambat (di media lab, tapi sulit dilihat di lapangan). Jumlahj yang berlebihan mempengaruhi kualitas kentang dan tembakau.

Unsur lainCobalt (Co): Diperlukan untuk fiksasi N simbiosisdalam legum dan untuk sintesis vitamin B12 pada ternak ruminansia

Vanadium (V): Fungsi belum diketahui; Tidakesensial untuk tanaman tingkat tingg, tetapi diperlukan oleh Rihizobium dan ganggang hijau

Selenium (Se): Tidak esensial untuk tanaman; Sediperlukan oleh ternak dan harus ada dalam hijauan pakan ternak.

Unsur lainNatrium / Sodium (Na): Fungsi bisa esensialuntuk metabolisme karbohidrat dalam beberapa jenis tanaman. Dapat menggantikan K

Silikon (Si): Fungsi belum diketahui; Unsur keduaterbesar pada kerak bumi, Si dapaty defisiensi dalam tanaman pada tanah-tanah tropika yang telah melapuk tanahdan pada beberapa tanah organik; Rerumputan, terutama padi dan tebu, mengandung Si dalam jumlah besar pada jaringannya