Materi 09: Unsur Hara TanahDASAR ILMU TANAHSemester genap 2009/2010

Unsur hara esensial Produktivitas tanaman dipengaruhi: defisiensi unsur hara pembatas utamakelebihan unsur harapada kondisi tertentu (misalnya lingkungan tanah masam), konsentrasi unsur hara esensial dan unsur hara lain dalam tanah dapat bersifat toksik untuk pertumbuhan beberapa tanaman.

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, Ca, Mg, S

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

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 atu diperbaiki dengan menambahkan unsur tersebutunsur 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 -HaraIntersepsi Akar - Ion diambil akar ketika akar berkembang dalam tanah.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.Difusi pergerakan disepanjang kisaran titik konsentrasi, dari konsentrasi tinggi ke rendah

Ringkasan Pergerakan Unsur Hara ke Akar

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

NITROGEN

Nitrogen (N): 1-5% Digunakan dalam jumlah besar, melebihi unsur lainnyamobil dalam tanamanFungsi dalam tanamanKomponen molekul klorofilKomponen asam nukleat (DNA dan RNA)Terus menerus digunakan karena protein digunakan

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

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

Faktor mempengaruhi konversi NH4+ ke NO3Suhu tanahpH 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 nitrifikasiRasio C/N tinggi.

Kehilangan N tanahPencucian NO3- -- penting pada tanah berpasir di Indonesia.Denitrifikasi kehilangan N pada kondisi tergenang (tdak ada O2) NO3- => NO2- => N2Disebabkan oleh mikroorganisme anaerobikVolatilisasi N hilang dalam bentuk gas, masalah tanah berpasir Urea

NH4+ fertilizersAnhydrous Ammonia (NH3)

Reaksi N organik dalam tanahAmonium - 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 NitrogenSecara BiologiFiksasi N simbiosis- mikroorganisme yang tumbuh beraosiasi dengan tanaman, keduanya memperoleh manfaat . Fiksasi N non-simbiosis- bakteri dan ganggang hijau biru yang hidup bebas dalam tanahSecara FisikokimiaOksidasi alami panas petir mengkombinasikan N2 dan O2. Dibawa ke tanah oleh hujan atau saljuIndustri pabrik pupukN2 + 3H+ ==> 2NH3Nitrogen dari udaraHidrogen dari gas alam harga minyak bumi mempengaruhi harga pupuk

Karakteristik dalam tanahP bergerak lambat dalam tanah; pencucian bukan masalah, kecuali pada tanah yang berpasir.P lebih banyak berada dalam bentuk anorganik dibandingkan organikDi 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

Fosfor

Bentuk P tanahP organik 30 - 50% dari P total dalam tanah dalam bentuk bahan organikRasio C:N:P dalam bahan organik tanah sekitar 100 - 10 -1.P anorganik Mineral tanah - apatit [ Ca3(PO4)2] * CaF2Hidroksida 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 tanahKonsentrasi rendah 0.05 to 0.2 ppmKonsentrasi larutan dipengaruhi oleh kelarutan dan jumlah fase padat

Faktor mempengaruhi kapasitas fiksasi PJumlah dan tipe liat liat kaolinit biasanya berasosiasi dengan kandungan oksida Fe dan Al yang tinggi.Kemasaman Tanah pada pH dibawah 5 ada sejumlah besar Al dapat dipertukarkanLevel P dalam tanah. Jika telah terbentuk bertahun-tahun, kapasitas fiksasi P sudah mantap.

Fosfor (P) : 0.1-0.5 % PBentuk diserap tanamanH2PO4- - orthophosphate primerH2PO4= - orthophosphate sekunderMobil dalam tanamanFungsi dalam tanamanMemacu pemasakan, merangsang pertumbuhan akar yg baik, meningkatkan toleransi thd kekeringan, meningkatkan daya kecambah biji, penting untuk pembentukan biji dan buahPenting dalam cadangan dan transfer energi (ADP+ATP)Komponen asam nukleat (DNA dan RNA)

Fosfor (P) : 0.1-0.5 % PGejala DefisiensiReduksi pertumbuhan, kerdilWarna hijau tua becak ungu pada daun jagung, Menunda pemasakanPenbentukan biji gagal

Soil KOrigin of soil K is primary minerals from which soil is formed.K-feldsparsmicaclay- illite, vermiculite and chloritePlants take up K in the ionic form (K+)

KALIUM

Availability of K in the soil Relatively unavailable K (90-98%) part of the crystal structure of minerals Slowly available (1-10%) K that is bonded in the interlayer position 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 material feldspars 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 soilsIntensity 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 isusually 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% KBentuk diserap tanaman: K+Mobil dalam tanamanFungsi dalam tanamanKatalisator berbagai reaksi; metabolisme karbohidrat, pati dan N Membantu resistensi terhadap penyakitMeningkatkan kualitas buah dan sayuranPenting dalam serapan dan kesimbangan air melalui pengaruhnya terhadappotensiual osmotikKesimbangan kation untuk transpor anion

Kalium (K): 0.5-6% KGejala 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 Calcium 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 Behavior of calcium in the soil Availability is dependent on the percent of the cation exchange complex occupied by Ca2+ rather than the absolute amount. Type of Clay Kaolitic clays (1-1) can supply enough Ca to plants at saturation values of 40-50. Montmorillonitic clays require Ca situation of 70% to supply plants

Kalsium (Ca): 0.2-1%Bentuk diserap tanaman Ca++Tidak mobil dalam tanamanFungsi dalam tanamanMemperkuat dinding selPerpanjangan akarPenting unuk serapan haraPenting untuk perpanjangan dan pembelahan selKesimbangan kation untuk transpor anion

Kalsium (Ca): 0.2-1%Gejala defisiensiKarena tidakmobil,maka mempengaruhi pertumbuhan baruTerhambatnya perkembangan ruasGejalamudah dilihat dilapangan krn kemasaman tanah akan menjadi faktor pembatas sebelum Ca. Yakni, pengapuran mencegah defisiensi Ca.

MagnesiumSoil Magnesium Dolomite, 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

MagnesiumSoil Magnesium The 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 40-60% of CEC deficient if less than 3-8%Preferential 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%Bentuk diserap tanaman Mg++mobil dalam tanamanFungsi dalam tanamanBagian molekul klorofil esensial dalam fotosintesisTerkait dengan metabolisme PDitemui dalam jumlah besar di bijiAktivator berbagai ensimKomponen ribosome, jadi penting untuk sintesis protein

Magnesium (Mg): 0.1-0.4%Gejala 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 SO2Soil 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 10-1

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

SulfurSulfate movement and retention reacts 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 horizonSulfur 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%Bentuk diserap tanaman SO4 2- beberapa SO2 4Tidak mobil dalam tanamanFungsi dalam tanamanPenyusun 3 dari 21 asam amino penyusun protein cystine, cysteine, methionineBerada 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%Gejala 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 ppmBentuk diserap tanaman Mn++, Mn+++Dapat diserap melalui daun,diperlkukan dalam jumlah sedikit, jumlah besar menjadi racun (terutama pada tanaman masam)Tidak mobil dalam tanamanFungsi dalam tanamanSintesis klorofilTerlibat dalam reaksi redoks dalam selDapat menggantikan Mg dalama aktivasi berbegai ensim

Mangan (Mn): 20-500 ppmGejala defisiensiMn tidak mobil Daun atas terbentuk garis-garis kuning

Besi (Fe): 10-1000 ppmBentuk diserap tanaman Fe++ (bentuk ferro) Fe+++ (bentuk ferri)Dapat dijerap sebagai komplek besi organik (kelat) Dapat diserap oleh daun; tidak mobil dalam tanamanFungsi dalam tanamanTerlibat dalam reaksi redoks dalam sel Terlibat dalam fotosintesisTerlibat dalam sintesis protein dan klorofilPenting dalam ensim respiratori

Besi (Fe): 10-1000 ppmGejala 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 ppmBentuk diserap tanaman Cu+2 dapaty diserap melalui daun. Menjadi sangat beracun jika terlalu banyak diberikanTidak mobil dalam tanaman Fungsi dalam tanaman Cu adalah katalis dalam pembentukan klorofilTerlibat dalam reaksi redoks dalam sel Pengaktif beberapa ensim Terlibat dalam pembentukan dinding sel

Tembaga (Cu): 5-20 ppmGejala defisiensi Karena tidak mobil maka daun bagian atas yang terpengaruh - daun termuda tanaman jagung berwarna kuning dan kerdilSayuran tanaman layu dan muncul warna hijau kebiruan

Seng (Zn): 25-150 ppmBentuk diserap tanamanZn++ dapat diserap melalui daun. Dalam jumlah besar beracun.Tidak mobil dalam tanaman Fungsi dalam tanamanPengaktif sistem ensimTerlibat dalam sintesis dan aktivasi ensimKomponen auxin (pengatur tumbuh)

Seng (Zn): 25-150 ppmGejala defisiensi Terjadi pada daun muda (tidak mobil)Mucul klorosis diikuti menurunya kecepatan pertumbuhanm tajuk

Boron (B) 6-18 ppm (monocots), 20-60 ppm (dicots)Bentuk diserap tanaman H3BO3 dapat diserap melalui daunDapat berracun jika diberikan pada beberapa jenis tanaman tertentu, meskipun pada tanaman lain tidak beracun Fungsi dalam tanaman Translokasi gula dalam membranPenting untuk perkembangan selPenting dalam nodulasi pada akar legum

Boron (B) 6-18 ppm (monocots), 20-60 ppm (dicots)Gejala defisiensiPertumbuhan terhambatImmobile upper leaves affected. Growth of terminal bud stopsMaize - barren plantsPeanuts - hollow heart

Molibdenum (Mo): < 1 ppmMo diperlukan dalam jumlah paling sedikit. Pemberian berlebihan mempengaruhi ternak pemakan rumput Bentuk diserap tanaman MoO4=Tidak mobil dalam tanamanFungsi dalam tanamanDiperlukan untuk konversi NO3- menjadi NH4+ dalam tanamanDiperlukan rhizobia dalam fiksasi N dalam nodul legum Terlibat dalam jerapan dan transport Fe

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

Khlorin (Cl): 0.2-2%Bentuk diserap tanaman Cl-Mobil dalam tanamanFungsi dalam tanaman Terlibat dalam fotosintesis Berperan dengan K dalam kesimbangan air tanamanPenting dalam resistensi penyakit

Khlorin (Cl): 0.2-2%Gejala defisiensiPertumbuhan 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 simbiosis dalam legum dan untuk sintesis vitamin B12 pada ternak ruminansiaVanadium (V): Fungsi belum diketahui; Tidak esensial untuk tanaman tingkat tingg, tetapi diperlukan oleh Rihizobium dan ganggang hijauSelenium (Se): Tidak esensial untuk tanaman; Se diperlukan oleh ternak dan harus ada dalam hijauan pakan ternak.

Unsur lainNatrium / Sodium (Na): Fungsi bisa esensial untuk metabolisme karbohidrat dalam beberapa jenis tanaman. Dapat menggantikan KSilikon (Si): Fungsi belum diketahui; Unsur kedua terbesar pada kerak bumi, Si dapaty 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