kuliah 3 - unsur hara 1

Semester Ganjil 2014/2015

MANAJEMEN KESUBURAN TANAH

Semester Ganjil 2014/2015EHN (5 September 2014)

Materi 3: Unsur Hara Esensial

Hari Jam Ruang Kelas

Senin 13:20 - 15:00 TNH-A2 C

8/9 15/9 22/9 29/9 6/10 13/10 20/20EHN EHN EHN EHN EHN EHN EHNK-10 K-11 K-12 K-13 K-14 K-15 K-16SRU SRU SRU SRU SRU SRU SRU

07:30 - 09:10 TNH-A2 J

9/9 16/9 23/9 30/9 7/10 14/10 21/10EHN EHN EHN EHN EHN EHN EHNK-10 K-11 K-12 K-13 K-14 K-15 K-16SRU SRU SRU SRU SRU SRU SRUSelasa SRU SRU SRU SRU SRU SRU SRU

11:00 - 12:40 TNH-A2 G


Kamis 11:00 - 12:40 TNH-A1 M


Darimana tanaman mendapatkanmakanan / nutrisinya?

Sebagian besar biomasa tanaman TIDAKdiperoleh dari tanah, umumnya < 5% berat keringtanaman berasal dari hara mineral di dalam tanah

Sekitar 95% berat kering tanaman berasal dariUdara (O , CO , & H O) Udara (O2, CO2, & H2O)

Air (H2O).

Atas dasar jumlah yang diperlukan tanaman(bukan jumlahnya dalam tanah ) Unsur Makro

Dari Udara dan Air: C, H, O

Klasifikasi Unsur Esensial untukpertumbuhan tanaman

Dari Udara dan Air: C, H, O Dari Tanah: N, P, K, Ca, Mg, S

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

primer sekunder

Unsur Simbol Bentuk tersedia KonsentrasiRelatif

Hidrogen H H2O 60.000.000Oksigen O CO2, H2O, O2. 30.000.000Karbon C CO2 30.000.000Nitrogen N NH4+ dan NO3- 1.000.000Kalium K K+ 400.000Kalsium Ca Ca 2+ 200.000

Unsur Hara Esensial

Magnesium Mg Mg2+ 100.000Fosfor P H2PO4- dan HPO4 2- 30.000Sulfur S SO4 2- 30.000Khlorin Cl Cl - 3.000Besi Fe Fe2+ dan Fe 3+ 2.000Boron B H2BO3 2.000Mangan Mn Mn2+ 1.000Seng Zn Zn2+ 3.00Tembaga Cu Cu + dan Cu2+ 100Molibdenum Mo MoO4 2- 1

Kriteria Esensial1. Tanaman tidak bisa menuntaskan siklus

hidupnya jika tidak ada unsur esensial.2. Unsur esensial berperan spesifik yang tidak

bisa diganti unsur lain.3. Unsur hara harus terlibat langsung dalam nutrisi3. Unsur hara harus terlibat langsung dalam nutrisi

tanaman; berperan dalam metabolisme ataupaling tidak diperlukan untuk aktivitas ensim.

Bagaimana Unsur hara tanahmasuk ke tanaman?

1. Intersepsi Akar Ion di ambil oleh akar ketikaakar tumbuh di dalam tanah

2. Aliran Masa Ion diangkut ke akar dalam aliranair yang saling berhubungan. Aliran air ini ada didalam tanah disebabkan oleh tanaman yangmenstranspirasikan air (yang semula diserap olehmenstranspirasikan air (yang semula diserap olehakar) melalui daun via stomata

3. Difusi Pergerakan ion disepanjang kisarankonsentrasi dari titik konsentrasi tinggi ke titikkonsentrasi rendah

Pergerakan Hara ke AkarIntersepsi Akar Ca, Mg 100%

Aliran Massa N, Ca, Mg, S, Cl, Mo, Cu, B 100%Fe, Mn, Zn 30-50%Fe, Mn, Zn 30-50%

Difusi P dan K bergantung pada Difusi,beberapa unsur mikro juga bergerakvia difusi

Hukum Minimum Liebig

jika satu dari hara esensialdefisien, pertumbuhan tanamanakan buruk walau semua unsurlainnya cukup

pembatas

Pertumbuhan tanamanditentukan oleh unsuryang paling sedikit

TANAMAN

INPUT OUTPUT

Pupuk Mineral

PupukOrganik

Endapan

Bag tandipanenSisa

TanamanPelindianEndapan

AtmospferFiksasi Nitrogen

Sedimentasi

Pelindian(leaching)

Hilang - gas

Erosi air

SistemSistem KesimbanganKesimbangan Unsur HaraUnsur Hara TanamanTanaman

NITROGEN (N)

Bentuk N tanah

1. Anorganik - NO3-, NH4+2. Organik tidak tersedia bagi tanaman: 97-98%

total N tanah dalam bentuk organik. 1-2% pertahun di mineralisasitahun di mineralisasi

N organik N tersediamineralisasi

imobilisasi

Digunakan dalam jumlah besar, melebihiunsur lainnya

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

NITROGEN (N): 1-5%

Terus menerus digunakan karena penggunaanprotein

Bentuk diserap tanaman Nitrat (NO3-) dan Amonium (NH4 +) Dalam tanaman bersifat mobil (mudah bergerak)

Defisiensi / Kekahatan Gejala

Tanaman menjadi kerdildan/atau menjadi kuningpada daun yang tua

N bersifat mobil dalamtanaman, jadi daun barutanaman, jadi daun barudapat tetap hijau

Kelebihan N menghambatpemasakan, tanamansukulen dan mudahterserang hama-penyakit

Siklus Nitrogen Nitrogen berada dalam bentuk

gas dinitrogen (N2), nitrogen organik (dalam tanaman, hewan, biomasa mikroba,

dan bahan organik tanah), ion amonium (NH4+) dan nitrat (NO3-)

Pool Kisaran ukuran(g N/m2)

N2 (dinitrogen) 1.150 (230-27,500)N organik 725 (100-,3000)N tanaman 25 (1-240)NH4+ (amonium) 1 (0,1-10)NO3- (Nitrat) 5 (0,1-30)

Diagram siklus nitrogen yang menggambarkan pool utama (dalamlingkaran) dan proses transformasi (garis)

Bentuk Nitrogen Keterangan Kisaran(% N tanah)

N tidak larut asam Sebagian besar N aromatik. 10-20N-amonia NH4+ dapat ditukar plus N amida. 20-35N-asam amino N protein, N peptida, dan N amino bebas. 30-45

N Organik Tanah

N-asam amino N protein, N peptida, dan N amino bebas. 30-45N- gula amino Dinding sel mkroba. 5-10N-tidak dikenal yangdapat dihidrolisis

Tidak diketahui tetapi mengandung N -aminoN dari arginine, tryptophan, lusine dan proline.

10-20

Nitrogen Anorganik TanahSenyawa Formula Bentuk dalam

tanahCiri utama

Amonium NH 4+ Dijerap liat, larut,NH3

Kation, agak tidak mobil, menguap dalambentuk NH3 pada pH tinggi

Hidroksilamina NH2OH Tidak diketahui Hasil antara dalam oksidasi NH3Dinitrogen N2 Gas Pool N terbesar, tidak larut, susbtrat untuk

fiksasi N2, produk akhir nitrifikasiNitro Oksida N2O Gas, terlarut Gas rumah kaca, sangat larut, hasil antara

denitrifikasi, hasil samping nitrifikasiNitrik Oksida NO Gas Reaktif secara kimia, hasil antara denitrifikasi,

hasil samping nitrifikasiNitrit NO2- Terlarut Biasanya dijumpai pada konsentrasi rendah,

beracun, hasil oksidasi NH3 , substrat oksidasiNO2-, hasil antara denitrifikasi

Nitrat NO3 - Terlarut Anion, mobil, mudah tercuci, diasimilasitanaman dan mikroba. Hasil akhir nitrifikasi,susbtrat denitrifikasi

Transformasi Nitrogen

Mineralisasi: perubahan N organik menjadi nitrogenanorganik, baik amonium dan nitrat, tetapi kadang-kadang dinyatakan untuk produksi amonium saja: melalui3 tahap Aminisasi, amonifikasi, nitrifikasiImobilisasi:konversi amonium menjadi nitrogen organik, Imobilisasi:konversi amonium menjadi nitrogen organik,sebagai akibat dari asimilasi amonium oleh biomasamikroba.

Denitrifikasi: proses reduksi nitrat menjadi gas nitrogen,terutama dalam bentuk dinitrogen dan nitro oksida

AMINISASI

Protein R-NH2 CO2 Energi+ +

AMONIFIKASI

R-NH + HOH NH NH + + OH-

Mineralisasi Nitrogen

R-NH2 + HOH NH3 NH4+ + OH-

NITRIFIKASI

2NH4+ + 3O2 2NO2-Nitrosomonas

+ 2H2O + 4H+

Nitrobacter

+ O2 2NO3-

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 Konsentrasi NH4+ dan adanya organisme

nitrifikasi Rasio C/N tinggi.

Kehilangan N tanah Pencucian NO3- -- penting pada tanah berpasir di Indonesia. Denitrifikasi kehilangan N pada kondisi tergenang (tdak ada O2)

NO3- => NO2- => N2 Disebabkan oleh mikroorganisme anaerobik

Volatilisasi N hilang dalam bentuk gas, masalah tanah berpasirUreaUrea

Pupuk NH4+

Anhydrous Ammonia (NH3)

Fiksasi Nitrogen1. Secara Biologi

Fiksasi N simbiosis- mikroorganisme yang tumbuhberaosiasi dengan tanaman, keduanya memperolehmanfaat .

Fiksasi N non-simbiosis- bakteri dan ganggang hijau biruyang hidup bebas dalam tanah

2. Secara Fisikokimia2. Secara Fisikokimia Oksidasi 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

Pupuk Nitrogen

Bahan organik alami guano Sisa hewan, kotoran, sisa tanaman Sebagian N yang dilepaskan dikonversi menjadi N

dalam sekitar 3 minggudalam sekitar 3 minggu N anorganik alami

Natrium Nitrat (NaNO3) Ditambah di Chile mengandung 16% NO3-N

NH3 dari batubara (Eropa)

Pupuk Nitrogen (kimia sintetik) Amonia Anhidrous

82% N; disimpan dalam bentuk cair pada tekanantinggi; jika dilepas menjadi gas

Diberikan langsung ke tanah melalui tabung injeksi Sebagian hilang ke atmosfer pada saat aplikasi Sebagian hilang ke atmosfer pada saat aplikasi Diperlukan alat khusus untuk aplikasi

Urea [CO(NH2)2] 46% N Hidrolisis cepat menjadi NH4+

Dibenamkan untuk hindari volatilisasi

Pupuk Nitrogen (kimia sintetik) Amonium Nitrat [NH4NO3]

33.5 -34.5 % N Menyerap air (higroskopis) Dibentuk granul untuk hindari menggumpal Dapat meledak

Larutan Nitrogen (tanpa tekanan) Larutan Nitrogen (tanpa tekanan) NH4NO3 dan / atau urea Urea dan NH4NO3 yang dilarutkan dalam air disebut

UAN/larutan

Pupuk Nitrogen (kimia sintetik) Amonium Cair gas Amonia dilarutkan dalam air

(21% N) Amonium sulfat 20.5% N

NH3 + H2SO4 =====> (NH4)2SO4Juga memasok sulfatJuga memasok sulfat

Diperlukan penyimpanan danpenanganan yang baik

Pupuk Nitrogen (kimia sintetik)

Amonium Fosfat digunakan terutamasebagai sumber PNH3 + H3PO4 =====> NH4H2PO4 .............11-48-0 Monoammonium phosphate (MAP)..... 11-48-0

NH3 + H3PO4 =====> NH4H2PO4 Diammonium phosphate (DAP) ... 18-46-0 Diammonium phosphate (DAP) ... 18-46-0

(NH4)2HOP4 Kalium Nitrat .... 13-0-44

6KCl + 12 HNO3 ==> 6KNO3 + 3Cl2 + 6NO2 + 6H20 Kalsium nitrat

Digunakan di Eropa

Faktor perlu dipertimbangkan dalamaplikasi pupuk N

1. Kebutuhan N oleh tanaman2. Jumlah N yang dapat dipasok oleh tanah3. N yang dipasok dari fiksasi N secara biologi4. Effisiensi serapan N dari pupuk: bisasanya hanya 50-60% dari

N yang diberikan diserap oleh tanaman (sisanya hilang karenaN yang diberikan diserap oleh tanaman (sisanya hilang karenapelindian (leaching), volatilisasi dan denitrifikasi

5. Waktu aplikasi (kapan harus diberikan)6. Tekstur tanah dan kedalam sampai horizon; kurang terlindi

pada tanah bertekstur halus dan tanah dengan horizon B dekatpermukaan. KTK dan kapasitas tanah menahan air

7. Curah hujan dan transpirasi. Jika hujan melebihievapotranspirasi akan terjadi leaching

Perhitungan Pupuk N untuk percobaan(skala kecil)

Contoh 1: (percobaan di lapangan) Anda akan melakukan percobaan pemupukan N (urea)

tanaman jagung di lapangan pada petak ukuran 5 m x 4 m. Dosis pupuk N yang dianjurkan = 100 kg N/ha Berapa dosis pupuk Urea yang harus anda berikan pada petak Berapa dosis pupuk Urea yang harus anda berikan pada petak

ukuran 5 x 4 m tsb? Hitungan:

1 ha = 10.000 m2; sedang luas petak = 20 m2 Urea mengandung 46% N 100 kg urea mengandung 46 kg N; maka

dosis 100 kg N/ha setara dengan: (100/46) x 100 kg = 217, 39 kgUrea/ha

Jadi; dosis Urea untuk tiap petak (20m2) = (20/10.000) x 217,39kg=0,43478 kg Urea/petak, atau 434,78 g Urea /petak

Contoh 2: (percobaan pot di rumah kaca) Percobaan contoh 1 akan anda lakukan di rumah kaca dengan

menggunakan 10 kg tanah lapisan olah (kedalaman 20cm);anjuran pupuk N adalah 100 kg N/ha.

Berapa dosis pupuk Urea yang harus anda berikan per pot? Hitungan:

Hitung BERAT tanah 1 hektar: Berat = Volume x Berat JenisVolume tanah 1 ha dengan kedalaman 20 cm = 100.000.000 cm2 x 20 cm Volume tanah 1 ha dengan kedalaman 20 cm = 100.000.000 cm2 x 20 cm= 2.000.000.000 cm3

Jika diasumsikan Berat Jenis Isi tanah adalah 1,2 g/cm3, maka: Berat Tanah 1 ha = 2.000.000.000 x 1,2 g = 2.400.000.000 g, atau

2.400.000 kg diperlukan dosis anjuran 100 kg N Dosis pupuk N / 10 kg tanah = (10 / 2.400.000) x 100 kg =0,00041667

kg, atau 0,41667 g atau 416,67 mg N/pot Dikonversikan ke Urea = (100/46) x 416,67 = 905,80 mg Urea/pot

Akhir materi 3Minggu depan; Lanjutan UNSUR

HARA

kuliah 3 - unsur hara 1

Documents