HUBUNGAN TANAH - UNSUR HARA –

TANAMAN

Bahan Kajian MK. Manajemen Kesuburan Tanah

Smno.jurstnh.fpub.jun2013

The Chemical Soil Properties

Tanaman sebagai produsen primer memerlukan unsur-unsur mineral yang diambilnya dari tanah dan

menggabungkannya dengan Karbon Dioksida (CO2) (dari

udara) dan Air (H2O) (dari tanah) untuk menghasilkan gula,

karbohidrat dan protein, yang diperlukan untuk pertumbuhannya.

Tanaman melakukan proses ini dengan menggunakan energi

matahari untuk menggabungkan unsur kimia menjadi protein dan

karbohidrat.

. http://phasm.co.uk/guerrilla-soil-science/soil-properties/

UNSUR HARA TANAMAN.

Rhizobacteria found in the soil layer bound to

the plants roots can enhance plant growth by:

1. producing chemicals to promote plant growth

2. producing antibiotics to protect roots from disease

3. absorbing toxic metals

4. making nutrients more available

http://moodle.unitec.ac.nz/mod/book/view.php?id=146240&chapterid=8786

. Kapasitas air yang tersedia

Jumlah air yang diambil oleh tanaman tergantung pada sifat fisik

dan kimia tanah, dan kerapatan akar, kedalaman perakaran, kebutuhan tanaman dan durasi pertumbuhan

tanaman.

Kapasitas air yang tersedia untuk dua tanaman yang berbeda

direpresentasikan sebagai “kaleng” air .

Daerah biru dan merah mewakili kapasitas air yang tersedia untuk

tanaman yang berbeda kemampuannya menyerap air. Air yang tersimpan di daerah

permukaan (merah) rawan penguapan dan mungkin tidak

tersedia bagi tanaman.

. http://www.apsim.info/Portals/0/APSoil/SoilMatters/Mod1/2_12.htm

PENYERAPAN AIR DAN HARA OLEH AKAR.

Most of the water is absorbed by the

plants is through root hair zone. 

The figure shows the pathway of soil water

into root system.

http://preuniversity.grkraj.org/html/4_PLANT_AND_WATER_RELATIONSHIP.htm

Bulu-bulu akar menyerap air dan hara drai dalam tanah

. Penyerapan Air oleh Akar Tanaman

1. The surface area of the roots is increased by root hairs.

2. Most of the water and mineral ions are absorbed by root hair cells.

3. Water is absorbed by osmosis.

4. Most of the mineral ions are absorbed by active transport.

http://www.skinnerscience.com/Biology/gcse%20unit3%20revision%20notes.htm

.KTK dan Ketersediaan Hara

Kation tukar, tersedia bagi tanaman.

Akar tanaman juga memiliki kapasitas tukar kation.

Ion hidrogen dari bulu akar dan mikroorganisme dapat menggantikan kation hara dari kompleks pertukaran

koloid tanah.

Kation hara kemudian dilepaskan ke dalam larutan tanah dan diserap oleh akar

tanaman dan organisme tanah.

Kation larut ini mungkin akan hilang bersama air

drainase.

http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop425/0032_talajtan/ch05s07.html.

Unsur hara Mineral dalam Tumbuhan

• TUMBUHAN:• MAMPU membuat senyawa organik dari senyawa

anorganik dan unsur-unsur yang ada di lingkungannya (autotrophic)

• Semua kebutuhan C, H, dan O disuplai dalam bentuk CO2, dan H2O

• Mampu mendapatkan semus unsur hara lainnya dari tanah , sehingga ia berfungsi sebagai soil miners.

• Kajian mengenai bagaimana tumbuhan memperoleh, mendistribusikan, metabolieme, dan menggunakan unsur hara mineral.

• “Mineral”: unsur anorganik– Umumnya diperoleh dalam bentuk ion-ion anorganik dari

tanah

• “Nutrient”: senyawa yang diperlukan untuk hidup dan diperlukan untuk sintesis senyawa organik

Unsur hara Mineral dalam Tumbuhan

Unsur Hara MAKRO

Unsur Hara MIKRO

Defisiensi Hara

Defisiensi unsur hara terjadi kalau konsentrasi hara tersebut menurun hingga di bawah batas kritisnya

• Deficiensi suatu unsur hara tertentu memunculkan gejala visual yang spesifik, seringkali karakteristik, gejala-gejala ini mencerminkan fungsi unsur hara tersebut dalam metabolisme tumbuhan

Defisiensi vs. Kecukupan Hara

Pola-pola defisiensi hara

• Lokasi gejala defisiensi mencerminkan mobilitas unsur hara

• Unsur hara di-redistribusikan dalam jaringan phloem

• Daun tua = mobil• Daun muda = immobil

Esensialitas unsur hara mineral

Essential: Universal untuk semua tumbuhan• – Tidak-adanya mengakibatkan siklus hidup tidak lengkap• – Tidak-adanya mengakibatkan defisiensi• – Required for some aspect of mineral nutrition

• Beneficial: seringkali terbatas untuk beberapa species• – Menstimulir pertumbuhan dan perkembangan• – May be required in some species• – Misalnya: Na, Si, Se

• Ada empat kelompok dasar:• Kelompok I:

– Membentuk senyawa organik tumbuhan– Tumbuhan mengassimilasi unsur hara ini melalui reaksi

biokimia melibatkan oksidasi dan reduksi

• Kelompok II:– Reaksi penyimpanan energi atau mempertahanakan

integritas struktural – Present in plant tissue as phosphate, borate or silicate esters

– The elemental is bound to OH group of an organic molecule

Esensialitas unsur hara mineral

Biochemical functions of mineral nutrients

• Kelompok III:– Ada dalam jaringan tumbuhan sebagai ion bebas atau ion

yang terikat pada substrat, seperti pektin dari dinding sel tumbuhan

– Of particular importance are their roles as– Enzyme cofactors– In the regulation of osmotic potentials

Esensialitas unsur hara mineral

Fungsi Biokimia Unsur Hara Mineral

• Kelompok IV:– Unsur hara ini mempunyai fungsi penting dalam reaksi-

reaksi yang melibatkan transfer elektron.

– Beberapa unsur hara juga terlibat dalam pembentukan hormon pertumbuhan – Zinc

– Reaksi cahaya dari photosynthesis - Copper

Esensialitas unsur hara mineral

Fungsi Biokimia Unsur Hara Mineral

Bagaimana tumbuhan memperoleh Unsur Hara nya?

Penyerapan melalui daun• Artificial: called foliar application. Used to apply

iron, copper and manganese.

• Asosiasi dengan mycorrhiza • Fungi membantu penyerapan unsur hara oleh akar

• Penyerapan oleh akar

• pH affects the growth of plant roots and soil microbes

• Root growth favors a pH of 5.5 to 6.5• Acidic conditions weathers rock and

releases potassium, magnesium, calcium, and manganese.

• The decomposition of organic material lowers soil pH.

• Rainfall leaches ions through soil to form alkaline conditions

Tanah memepengaruhi penyerapan unsur hara

Tanah memepengaruhi penyerapan unsur hara

• Negatively charged soil particles affect the absorption of mineral nutrients

• Cation exchange occurs on the surface of the soil particle

• Cations (+ve charged ions) bind to soil as it is –ve charded

• If potassium binds to the soil it can displace calcium from the soil particle and make it available for uptake by the root

• Meristematic zone– Cells divide both in direction of

root base to form cells that will become the functional root and in the direction of the root apex to form the root cap

• Elongation zone– Cells elongate rapidly, undergo

final round of divisions to form the endodermis. Some cells thicken to form casparian strip

• Maturation zone– Fully formed root with xylem and

phloem – root hairs first appear here

Akar tumbuhan: Route utama bagi acquisition unsur hara

Akar menyerap ion-uin hara di area yang berbeda-beda

• Calcium– Apical region

• Iron– Apical region (barley)– Or entire root (corn)

• Potassium, nitrate, ammonium, and phosphate– All locations of root surface

• In corn, elongation zone has max K accumulation and nitrate absorption

– In corn and rice, root apex absorbs ammonium faster than the elongation zone does

– In several species, root hairs are the most active phosphate absorbers

Mengapa ujung akar menjadi lokasi sangat penting untuk penyerapan hara?

• Tissues with greatest need for nutrients– Cell elongation requires Potassium, nitrate, and chlorine to increase osmotic pressure

within the wall– Ammonium is a good nitrogen source for cell division in meristem– Apex grows into fresh soil and finds fresh supplies of nutrients

• Nutrients are carried via bulk flow with water, and water enters near tips

• Maintain concentration gradients for mineral nutrient

transport and uptake

Penyerapan oleh akar segera menurunkan konsentrasi hara di sekitar akar

• Formation of a nutrient depletion zone in the region of the soil near the plant root– Forms when rate of nutrient

uptake exceeds rate of replacement in soil by diffusion in the water column

– Root associations with Mycorrhizal fungi help the plant overcome this problem

Asosiasi Mycorrhiza

• Not unusual– 83% of dicots, 79% of

monocots and all gymnosperms• Ectotrophic Mycorrhizal

fungi– Form a thick sheath around root.

Some mycelium penetrates the cortex cells of the root

– Root cortex cells are not penetrated, surrounded by a zone of hyphae called Hartig net

– The capacity of the root system to absorb nutrients improved by this association – the fungal hyphae are finer than root hairs and can reach beyond nutrient-depleted zones in the soil near the root

Asosiasi Mycorrhiza• Vesicular arbuscular

mycorrhizal fungi– Hyphae grow in dense

arrangement , both within the root itself and extending out from the root into the soil

– After entering root, either by root hair or through epidermis hyphae move through regions between cells and penetrate individual cortex cells.

– Within cells form oval structures – vesicles – and branched structures – arbuscules (site of nutrient transfer)

– P, Cu, & Zn absorption improved by hyphae reaching beyond the nutrient-depleted zones in the soil near the root

Unsur hara bergerak dari fungi ke sel-sel akar tumbuhan

• Ectotrophic Mycorrhizal– Occurs by simple diffusion from the hyphae in the hartig net to

the root cells• Vesicular arbuscular mycorrhizal fungi

– Occurs by simple diffusion from the arbuscules to the root cells

– Also, as arbuscules are degenerating as new ones are forming, the nutrients may be released directly into the host cell

Memanipulasi transpor unsur hara dalam tumbuhan

1. Increase plant growth and yield

2. Increase plant nutritional quality and density

3. Increase removal of soil contaminants (as in phytoremediation)

Dinamika unsur hara nitrogen dalam tanah melibatkan

reaksi-reaksi amonifikassi, nitrifikasi dan denitrifikasi.

Akar tanaman menyerap ion-ion ammonium dan nitrat dari dalam tanah

Dinamika unsur hara fosfor (P)

dalam tanah melibatkan reaksi-reaksi mineralisasi,

pelarutan dan pengendapan, dan

pengikatan-pelepasan anion

fosfat.

Akar tanaman menyerap anion

fosfat dari dalam tanah

Dinamika unsur hara belerang dalam tanah

melibatkan reaksi-reaksi mineralisasi belerang dari bahan

organik, oksidasi-reduksi dan pengikatan-pelepasan.

Akar tanaman menyerap anion sulfat dari dalam

tanah

Dinamika unsur hara kalium dalam tanah didominasi oleh reaksi-reaksi fisiko-kimia yang melibatkan koloid

tanah.

Akar tanaman menyerap kation K+

dari dalam tanah

Dinamika unsur hara kalsium

dan magnesium dalam tanah melibatkan

reaksi-reaksi pertukaran kation yang

dikendalikan oleh sifat-sifat

koloidal tanah .

Akar tanaman menyerap

kation Ca dan Mg dari dalam

tanah