14/03/2012

1

KEBUTUHAN HARA BAGI

TUMBUHAN

Esensial: Makro dan mikronutrien

- Makronutrien (C, H, O, N, S, P, K, Ca, dan Mg) dan

mikronutrien (Cl, B, Mo, Fe, Mn, Zn, Ni dan Cu) diperlukan untuk tumbuh, berkembang, dan bereproduksi.- Defisiensi unsur hara esensial nutritional disorder(kahat)

Fungsional: diperlukan oleh tumbuhan tertentu dalam jumlah kecil (misal Na, Si, Co)- kalau tidak ada: tidak berpengaruh- kalau ada: memacu pertumbuhan

Pengertian unsur hara esensial

Suatu unsur termasuk sebagai hara esensial jika memenuhi syarat:

Terlibat langsung dalam fungsi metabolisme tanaman (involved in plant metabolic .

Tanaman tidak akan sempurna siklus hidupnya tanpa adanya unsur tersebut (plant cannot complete its lifecycle without it).

Tidak ada unsur lain yang dapat menggantikan secara sempurna seluruh fungsi metabolisme yang melibatkan unsur tersebut (no other element can substitute for all of its metabolic functions).

Unsur Hara Essensial

Anion Kation

Unsur Hara Makro

N

P

K

Ca

Mg

S

NO3-

H2PO4-

SO4-

NH4+

K2++

Ca2+

Mg2+

Unsur Hara Mikro

Fe

Mn

Bo

Mo

Co

Zn

Cl

Bo33-

MoO42-

Cl-

Fe3+

Mn2+

Co2+

Zn2+

Bentuk penyerapan unsur hara dari dalam tanah oleh tanaman

UNSUR HARA PENYUSUN TANAMANUNSUR HARA PENYUSUN TANAMAN

90% Air

10% Bhn Kering

O 44%

N 0,2-2%

H 7%

C 47%

CO2O2

H2O

NH4+NO3

-

H2PO4-

SO4-

HPO4-

Ca2+

K+2+

Mg2+

Fe3+

Mn2+

Bo33-

MoO42-

Co2+

H2O

O2

Cl- Zn2+

Fungsi biokimia dan fisiologi

1. Untuk membentuk senyawa organik : N, S

2. Untuk reaksi transfer energi dan memelihara

integritas struktur : P, B, Si.

3. Unsur dalam bentuk ion atau terikat substansi lain

berperan sebagai kofaktor enzim dan regulasi

potensial osmotik: K, Na, Mg, Ca, Mn, Cl.

4. Unsur yang berperan dalam reaksi transfer

elektron: Fe, Cu, Zn, Mo, Ni.

14/03/2012

2

Unsur hara Peran

Makronutrien

C, H.O Komponen molekul organik

N Komponen asam amino, protein, nukleotida, klorofil, Ko enzim, enzim.

K Pembukaan stomata

Ca Komponen dinding sel

Mg Komponen molekul klorofil, aktivasi beberapa enzim

P Komponen ADP-ATP, asam amino dan fosfolipid

S Komponen asam amino, dan protein

Mikronutrien

Cl Osmosis dan keseimbangan ion

Fe Sintesis klorofil, sitokrom dan nitrogenase

Mn Aktivitas enzim

Zn Aktivitas enzim dan pembentukan klorofil

B Transpor klorofil

Cu Komponen enzim tertentu

Mo Fiksasi nitrogen, nitrat reduksi

The beneficial effect of adding mineral

elements to soils to improve plant growth

Mineral elements nitrogen, sulfur,

phosphorus, potassium, calcium, magnesium,

silicon, sodium, and iron are essential for plant

growth

Special Techniques Are Used in Nutritional Studies

Taiz & Zeiger,2003

Special Techniques Are Used in Nutritional Studies

Taiz & Zeiger,2003

Special Techniques Are Used in Nutritional Studies

Taiz & Zeiger,2003

Sumber Unsur Hara

Udara C dlm btk gas CO2O dlm btk gas O2H dlm btk gas H2O

Air O dlm btk gas O2H dlm btk gas H2O

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

Unsur haraMakro

14/03/2012

3

Nutrient uptake rates

Reach plateau with increasing nutrient

concentration

Sifat unsur hara

Mobile (mudah berpindah tempat): N, K,

Mg, P, Cl, Na, Zn, Mo. Gejala defisiensi pada

organ/jaringan tua

Immobile (sulit berpindah tempat): Ca, S, Fe,

B, Cu. Gejala defisiensi pada organ/jaringan

muda.

Taiz & Zeiger, 2003

Nutrient Deficiency and Toxicity

Apakah penuaan daun termasuk kahat?

Mineral deficiencies produce

visible symptoms

Stunted growth

Chlorosis, decreased chlorophyll synthesis or increased chlorophyll degradation, is observed with magnesium, nitrogen, and iron deficiencies. Magnesium is the central atom for the electron cloud of chlorophyll from which electrons flow through the light reactions. Necrosis, dead spots or zones, is observed when magnesium, potassium or manganese deficiencies are present. Color changes such as excessive anthocyanin production is observed in stems with phosphorus deficiency. They generally pick up an intense purple color sometimes extending onto the leaves.

14/03/2012

4

Gejala Kahat

Fungsi unsur

Sifat unsur (mobile atau immobile)

Untuk mengetahui kebutuhan unsur pada tubuh

tumbuhan

Dimana letak gejala kahat akan muncul?

Mekanisme Penyerapan Unsur HaraPasif- Tidak memerlukan energi- Terjadi apabila konsentrasi di luar > di dalama. Difusi bebas penyerapan berakhir jika terjadi keseimbangan b. Pertukaran ion c. Arus massa ion terserap ke dalam sel oleh akar mengikutiarus air

d. keseimbangan Donnan

Aktif- Memerlukan energi dari proses respirasi- Konsentrasi diluar < di dalam sel; transpor melawan gradienkonsentrasi

- Unsur hara yang tersedia yang dapat diserap oleh tumbuhan:a. larut dalam airb. dapat dipertukarkan

- Ketersediaan unsur hara dalam tanah ditentukan oleh kadar air.- Adanya mekanisme selektifitas dalam penyerapan ion

Penyerapan unsur hara

Unsur hara yang dapat diserap oleh tumbuhan

adalah unsur hara yang terlarut maupun yang

dapat ditukar.

Air dalam tanah melarutkan molekul organik

dan anorganik yang juga penting bagi

organisme hidup.

Sel yang aktif untuk menyerap unsur hara

adalah sel-sel meristematis yang terletak di

ujung akar

Ion uptake is characterized by:

1. Selectivity. Certain mineral elements are taken up

preferentially, while others are discriminated

against or almost excluded.

2. Accumulation. The concentration of mineral

elements can be much higher in the plant cell sap

than in the external solution.

3. Genotype. There are distinct differences among

plant species in ion uptake characteristics.

Transpor Unsur Hara

Unsur hara harus dalam keadaan terlarut

dalam air

Transpor unsur hara mirip dengan transpor air

Osmosis (Greek, osmos to push)

Movement of water down its concentration gradient

Hydrostatic pressure

Movement of water causes fluid mechanical pressure

Pressure gradient across a semi-permeable membrane

Osmotic Properties of Cells

14/03/2012

5

Hydrostatic pressure Donnan Equilibrium

Semi-permeable membrane

Deionized waterAdd Ions

Balanced charges among both sides

Add anion

More Cl- leaves I to balance charges

Donnan Equilibrium

Diffusion

Donnan equilibrium

[K+]i

K+

A- Na+Ca2+ Na+Na+K+

K+Cl-

A- A- A-

[K+]ii

[Cl-]ii

[Cl-]i=

Bagaimana sel tumbuhan tingkat

tinggi mengatur penyerapan ion?

FaktorFaktor--faktorfaktor yang yang mempengaruhimempengaruhi

penyerapanpenyerapan harahara

Temperatur

Cahaya

Aerasi tanah

pH

Kadar air dalam substrat

Interaksi antar ion-kompetisi

Konsentrasi internal dan status nutrisi

Pertumbuhan

14/03/2012

6

Ada hubungan antara struktur padat dengan

kerapatan isi

Bila kerapatan isi tinggi :

Ruang pori sedikit

Akar sukar tumbuh

Difusi O2 rendah

Aerasi Lepasnya unsur hara dari tumbuhan

1. Pelindihan berdifusi keluar sel epidermis

2. Kebocoran membran, terutama pada sel-sel akar

karena adanya mikrobia di sekitar perakaran.

3. Sekresi

4. Translokasi terutama yang terjadi ke arah tubuh

tumbuhan parasit