ca, mg dan sratih_kurniasih.staff.gunadarma.ac.id/downloads/files...1. hara makro sekunder,...

Kesuburan Tanah | Ratih Kurniasih

Ca, Mg dan S

KALSIUM (Ca)

1. Hara makro sekunder, dibutuhkan dalam jumlah cukup besar, lebih sedikit dibanding N dan K, serupa jumlahnya dengan P, S, dan Mg.

2. Kebanyakan Ca berada dalam dinding sel dan dinding membran: hara “apoplastik”, fungsi utama berada di luar sitoplasma, perannya dalam metabolisme sedikit, menjadi jembatan divalen yang mengubungkan antar molekul dan bersifat reversible.

3. Komponen struktural membran sel, menjaga stabilitas membran dan integritas sel: mengatur selektivitas serapan ion, mengatur permeabilitas membran dan mencegah kebocoran larutan dalam sel.

BENTUK DAN FUNGSI Ca DALAM TANAMAN


4. Komponen struktural dinding sel, berupa Ca-pektat di lamela tengah diantara dinding sel yang saling berdekatan berfungsi menguatkan dinding sel dan ketahanan terhadap infeksi jamur, atau berada di antara dinding sel dengan membran plasma, fungsi membran.

5. Diperlukan dalam pemanjangan dan pembelahan sel: membentuk dinding sel dan membran sel yang baru, ini merupakan fungsi pengaturan sebagaimana fungsi struktur, dan ikatan yang reversible di dalam membran dan dinding sel memungkinkan sel untuk tumbuh dan berkembang.


MOBILITAS Ca


• Unsur Ca sangat tidak mobil dalam tanaman.

• Alih tempat terbatas dari daun tua ke bagian yang sedang tumbuh, dapat menyebabkan kekurangan Ca dalam buah, umbi dan titik tumbuh akar dan batang.

• Gejala kekahatan pertumbuhan titik tumbuh batang dan akar terhambat, daun pada jagung lengket (sticky), daun yang baru terbentuk tergulung, gangguan fisiologis pada organ penyimpanan: “blossom end rot” pada tomat dan cabe, “bitter pit” pada apel atau terbakar pada tepi daun serta, “cupping” pada daun muda, ujung daun terbakar pada sawi.

• Kelebihan Ca tidak secara langsung meracuni tanaman atau organisme lain, tanah yang memiliki Ca tinggi dapat menghambat serapan hara yag lain, dapat juga menyebabkan kekahatan K atau Mg


• Bahan organik.

• Kompos dan biosolid: sebagian besar Ca adalah larut dalam air, bentuk yang segera tersedia, dapat dengan mudah hilang sebelum bahan tersebut diberikan di lapangan.

• Ca tertukar: Ca2+ merupakan kation yang dapat dipertukarkan, pertukaran kation merupakan reaksi paling penting bagi unsur Ca dalam tanah.

SUMBER Ca


• Pelarutan mineral Ca. Kadar Ca rendah pada tanah yang sudah terlapuk lanjut, kadarnya cukup banyak pada tanah humida, atau wilayah beriklim temperate, tanah permukaan mungkin memiliki kadar Ca yang lebih rendah karena sifatnya asam. Kadar Ca rendah pada tanah kapuran, terbentuk senyawa Ca karbonat, terbentuk Gipsum (CaSO4) pada tanah kering.

• Kapur dan pupuk: kebanyakan Ca yang diberikan ke dalam tanah adalah senyawa untuk menetralisir kemasaman tanah, terutama Kalsit (CaCO3) dan CaMg(CO3)2. Gipsum digunakan untuk memasok Ca tanpa mempengaruhi pH tanah, Ca juga terkandung dalam pupuk superfosfat


• Unsur Ca diserap dalam bentuk kation divalen Ca2+ .

• Penyerapan Ca2+ terbatas pada ujung akar: wilayah perakaran muda yang memiliki dinding sel endodermis belum mengalami suberisasi.

• Prosesnya : Ca memasuki pembuluh xilem melalui jalur apoplastik. Pengangkutan menembus membran terbatas, diperlukan pertumbuhan akar terus menerus agar pengambulan Ca mencukupi kebutuhan. Pengangkutan melalui xilem, Ca terbawa oleh aliran air transpirasi.

• Mobilitas lewat floem terbatas.

SERAPAN Ca OLEH TANAMAN


• Kation Ca2+ dipasok oleh intersepsi akar dan aliran massa.

• Ca2+ di kebanyakan tanah bersifat sangat mobil.

• Kadar dalam larutan tanah 30-300 ppm, kecukupan untuk tanaman secara umum > 15 ppm.

• Ca akan mengumpul di sekitar akar pada tanah yang memiliki kadar Ca yang tinggi.

GERAKAN Ca MENUJU AKAR


• Pertukaran kation: Adsorsi – desorpsi dari lempung dan bahan organik

• Presipitasi – pelarutan kapur dan mineral sekunder: karbonat dan Ca-fosfat

• Pelapukan mineral primer

TRANSFORMASI Ca DALAM TANAH


• Reaksi pertukaran kation merajai kelakuan Ca dalam tanah.

• Terjadi keseimbangan yang cepat antara Ca tertukar dengan Ca larutan.

• Ca tertukar menyangga Ca dalam larutan.

• Ikatan Ca2+ lebih kuat dibanding kation lain dengan urutan: Al3+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ = NH4+ > Na+.

PERTUKARAN KATION


• Kejenuhan basa dan pH tanah: kejenuhan Ca2+ yang tinggi diperlukan agar hara ini tersedia bagi tanaman.

• Angkanya beragam sesuai tipe tapak pertukaran : kejenuhan pada lempung 2:1 besarnya >70% , sedangkan pada bahan organik tanah dan lempung 1:1 besarnya 40 to 50%.

• Pada pH yang rendah Ca kurang tersedia: disebabkan kejenuhan Ca2+ rendah, adanya Al3+ dalam larutan menghambat penyerapan Ca2+ .

• Kation yang lain misalnya Mg2+, K+, NH4+ jika kadarnya tinggi

akan menghambat penyerapan Ca, sebaliknya anion Nitrat akan meningkatkan serapan Ca.

KETERSEDIAAN Ca BAGI TANAMAN


• Kehilangan Ca dapat disebabkan erosi: kehilangan akan lebih tinggi pada tanah yang memiliki KPK lebih tinggi.

• Pelindian: seringkali Ca merajai sebagai kation di dalam air pelindian dan bergerak menuju saluran drainase, menjadi faktor penting munculnya pemasaman tanah.

PENGANGKUTAN Ca


MAGNESIUM (Mg)

• Merupakan hara makro sekunder, umumnya Mg

• Mg bersifat mobil dalam tanaman: dialihtempatkan dari daun tua ke titik tumbuh.

• Gejala kekahatan yang muncul: dimulai pada daun tua dibagian bawah tanaman; kenampakan utama berupa klorosis kekuningan diantara tulang daun (interveinal chlorosis), sedangkan tulang daun tetap hijau, hal ini mirip dengan gejala kekahatan Fe.

• Pada beberapa tanaman daun di bagian bawah membentuk a reddish-purple cast; jika lanjut daun mengalami nekrosis.

MOBILITAS Mg


• Kelebihan Mg tidak secara langsung meracuni tanaman atau organisme

• Kelebihan Mg dapat disimpan di vakuola

• Kadar Mg yang tinggi dalam tanah menghambat penyerapan kation yang lainnya, misalnya menmgakibatkan kekahatan K atau Ca.

• Bahan organik.

• Kompos dan biosolid: kebanyakan Mg terlarut, segara tersedia. Oleh karena itu, mudah hilang sebelum diberikan ke lahan

• Mg tertukar: Mg2+ termasuk kation dapat ditukar, pertukaran kation termasuk reaski terpenting bagi Mg dalam tanah

SUMBER Mg


• Pelarutan mineral Mg: yaitu mineral primer atau mineral lempung sekunder, tanah kasar lebih sedikit kandungan Mg dibanding tanah halus, kadar Mg lebih tinggi pada lahan kering semi arid atau arid.

• Contoh mineral primer : dolomit, biotit, klorit, serpentin, olivin

• Kapur dan Pupuk : Mg berada dalam senyawa yang dibgunakan untukmentralkan pH tanah, terutaam dalam bentuk batu kapur dolomit (CaMg(CO3)2), bentuk yang lain misalnya garam Epsom (MgSO4 ) dan K2SO4

.MgSO4 (Sul-Po-Mag)

• Mg diserap tanaman dalambentuk kation divalen Mg2+

BENTUK Mg YANG DISERAP TANAMAN


• Mg2+ dipasok oleh mass flow dan root interception.

• Root interception Mg jauh lebih rendah dibanding pada Ca.

• Kadar dalam larutan tanah 5-50 ppm, pada tanah iklim sedang (temperate).

GERAKAN Mg MENUJU AKAR


• Pertukaran kation: Adsorpsi – desorpsi dari lempung dan bahan organik

• Presipitasi – dissolusi kapur dan mineral sekunder: gamping dolomiti; mineral lempung kaya Mg (lempung 2:1 , vermiculite)

• Pelapukan mineral tanah primer: Biotite, hornblende, olivene

TRANSFORMASI Mg DALAM TANAH


• Reaksi pertukaran kation paling menentukan kelakuan Mg dalam tanah.

• Keseimbangan cepat antara tertukar dengan terlarut: Mg tertukar menyangga Mg dalam larutan

• Mg2+ diikat lebih kuat dibanding kation monovalen: Al3+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ = NH4+ > Na+

PERTUKARAN KATION


• Kejenuhan Mg dan pH: diperlukan kejenuhan Mg2+ >10% agar mencukupi tanaman.

• Kejenuhan Mg2+ diperlukan lebih tinggi pada tanah lempung 2:1 dibanding tanah dengan KPK yang bersumber dari bahan organik atau lempung 1:1.

• Mg kurang tersedia pada pH rendah: karena kejenuhan Mg2+ lebih rendah, kehadiran Al3+ dalam larutan menghambat penyerapan Mg2+.

KETERSEDIAAN Mg BAGI TANAMAN


• Kation lain: Jika kadar Ca2+, K+, NH4+ tinggi akan mengganggu penyerapan Mg2+

• Nitrat dibandingkan Ammonium, akan meningkatkan serapan Mg2+

• Erosi: jika KPK lebih tinggi kehilangan akan lebih tinggi

• Pelindian: Mg merupakan kation dalam air pelindian menuju saluran drainase, menyumbang pemasaman tanah

PENGANGKUTAN Mg


SULFUR (S)

• Sebagai penyusun asam amino essensial: sistin, sistein dan metionin.

• 90% S dalam tanaman berupa protein, ikatan disulfida, susunan protein dan aktivitas ensim, pembentukan klorofil;

• Ferredoksin: protein Fe-S, reaksi redoks: fotosintesis, penyematan nitrogen, reduksi nitrat dan sulfat;

• koensim: koensim A dan vitamin, biotin, thiamine, B1;

• senyawa volatil: tanaman keluarga Onion dan crucifer (cabbage).

BENTUK DAN FUNGSI S DALAM TANAMAN


• Unsur S relatif tidak mobil dalam tanaman: tidak segera dapat dialihtempatkan dari daun yang tuda ke bagian titik tumbuh, gejala kekahatan muncul pertama pada bagian atas yaitu daun muda.

• Gejala kekahatan: kerdil (stunted), pertumbuhan spiral (spindly growth), seringkali seluruh tanaman menjadi klorosis seragam (uniformly chlorotic), tanaman Crucifer membentuk warna kemarahan dan ungu, kadar protein rendah, pengumpulan N bukan protein.

MOBILITAS S


• Jika kadar S berlebihan tidak secara langsung mempengaruhi tanaman tersebut atau organisme yang memakannya, tetapi dapat menyebabkan masalah kegaraman karena S merupakan anion yang dominan pada tanah salin, pelindian yang hebat dari SO4

= meningkatkan kehilangan kation.

• Perombakan bahan orgaik tanah, karena 90% S dalam tanah berada dalam bentuk organik tersebut

• Kompos dan biosolid.

• Sulfat yang terjerap pada tapak pertukaran anion dari oksida Al dan Fe.

• Mineral S: pada musim kering sulfida dalam bentuk anaerob.

• Pengendapan atmosfer dari inudstri, hujan asam.

• Pupuk S.

SUMBER S


• Penyerapan langsung SO2 oleh daun: jumlahnya kecil, jika kadar S dalam udara tinggi akan meracuni tanaman.

• Penyerapan akar terutama dalam bentuk: sulfat (SO4=).

BENTUK S YANG DISERAP TANAMAN


• Di dalam tanah sulfat bergerak karena aliran masa dan difusi.

• Terutama beregrak karena aliran masa (mass flow), difusi memiliki arti penting pada tanah dengan kadar S yang rendah.

• Kadar dalam larutan tanah 5-20 ppm.

• Aras yang mencukupi kebutuhan tanaman 3-5 ppm dalam tanah.

GERAKAN S MENUJU AKAR


• Proses alih rupa antara lain: Mineralisasi – immobilisasi, Adsorpsi – desorpsi, Presipitasi – dissolusi, Oksidasi – reduksi, Volatilisasi.

TRANSFORMASI S DALAM TANAH


• Daur S organik serupa dengan N organik.

• Mineralisasi : melepas S menjadi anorganik, SO4 tersedia bagi tanaman

• Imobilisasi (assimilation): kebalikan dari mineralisasi, pengambilan S anorganik dari tanah oleh mikrobia untuk membentuk tubuhnya

• Keseimbangan antara mineralisasi dan imobilisasi ditentukan oleh nisbah C:S dan N:S, nisbah C:N:S bahan organik sekitar 120:10:1,4.

MINERALISASI - IMOBILISASI


• Dalam bahan organik terkandung 1% S. Dengan susunan bentuk ester dan eter sulfat sebesar 30-60% melalui ikatan C-O-S, bentuk asam amino sekitar 10-20%, residual S sebesar 30-40%.

• Ensim sulfatase : mirip dengan ensim fosfatase, melepas sulfat dari ester sulfat.

• Pengaruh nisbah C:S : (1) C:S >400 S imobilisasi > S mineralisasi, (2) C:S = 200-400 S imobilisasi = S mineralisasi, (3) C:S S imobilisasi.

• Senyawa SO4 2- yang terjerap merupakan bentuk S dari

pangkalan labil bersifat segara tersedia, mengisi kekosongan pada larutan tanah . Uji S tanah umumnya misalnya ekstraksi dengan Ca-fosfat.mengukur S yang terlarut ditambah S yang terjerap. Reaksi ini penting pada tanah yang telah terlapuk dengan lanjut. Kekuatan adsorpsi: H2PO4

> SO4= > NO3 .

• Faktor yang mempengaruhi kapasitas jerapan: koloid tanah, hidroksida Fe-Al, kandungan lempung tipe 1:1, kemasaman tanah, besarnya muatan tergantung pH, kapasitas pertukaran anion.

• Komposisi larutan tanah juga mempengaruhi: kadar SO4, keberadaan anion dan kation lainnya, pendesakan oleh fosfat.

ADSORPSI - DESORPSI


• Gypsum (CaSO4) di daerah kering, merupakan bentuk pengendapan bersama antara S dengan Ca-karbonat pada tanah kapuran

• Sulfida pada kondisi anerob di tanah tergenang: H2S mengendap sebagai FeS atau ikatan logam-S yang lainnya, untuk melarutkan diperluakn proses oksidasi.

PRESIPITASI - DISSOLUSI


• Bentuk S : beragam dari bilangan oksidasi -2 sampai + 6, yaitu silfida, polisulfida, S elemen, tiosulfat, sulfit dan sulfat.

• Bentuk oksidasi terbanyak sebagai sulfat, sulfat yang diserap tanaman akan direduksi menjadi S organik.

• Proses Oksidasi dan reduksi S dibantu oleh mikrobia

• Senyawa S anorganik tereduksi terdapat pada tanah tergenang kondisi anaerob : (wetlands, swamps, tidal marshes), pada kondisi aerob segera mengalami oksidasi.

OKSIDASI - REDUKSI


• Oksidasi S: mikrobia ototrofik dan heterotrofik : Thiobacillus sp. menyebabkan pemasaman.

• H2S + 2O2 H2SO4 + 2H+ + SO4

= dijumpai pada daerah

tambang (acid mine drainage) terjadi oksidasi senyawa sulfida speerti pyrite (FeS).

• Dapat juga digunakan di lahan pertanian untuk mengoksidasi S elemen : 2S + 3O2 + 2H2O 2H2SO4 + 4H

+ + 2SO4=

• Erosi: hilangan bersama bahan organik

• Pelindian: sulfat sangat mobil dalam tanah, sulfat merupakan anion yang dominan pada air lindian, pelindinan meningkat jika kandungan kation monovalen (K+, Na+) besar

• Hilang karena volatilisasi : akibat dari hasil transformasi mikrobia dalam tanah, menguap melalui daun.

PENGANGKUTAN S


ca, mg dan sratih_kurniasih.staff.gunadarma.ac.id/downloads/files...1. hara makro sekunder,...

Documents