mk. dasar ilmu tanah hubungan tanah – unsur hara – tanaman smno.jrsntnh.fpub.febr2013
DESCRIPTION
MK. DASAR ILMU TANAH HUBUNGAN TANAH – UNSUR HARA – TANAMAN Smno.Jrsntnh.Fpub.Febr2013. Foto:smno.kampus.ub.febr2013 . Proses fotosintesis memerlukan air dari tanah. CO2 dari Udara. Fotosintesis: CO2 + H2O ---- Karbohidrat (Glukosa). - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
MK. DASAR ILMU TANAH
HUBUNGAN TANAH –
UNSUR HARA – TANAMAN
Smno.Jrsntnh.Fpub.Febr2013
Foto:smno.kampus.ub.febr2013
Proses fotosintesis memerlukan air dari tanah
Air dari tanah
CO2 dari Udara
Fotosintesis:CO2 + H2O ---- Karbohidrat
(Glukosa)
Glukosa Patidan senyawa organik lain dalam buah
dan biji
Stomata:
Pintu lalulintas CO2, O2, dan H2O
Fotosintesis:CO2 + H2O Karbohidrat
(Glukosa)
CO2 dari Udara
Glukosa Patidan senyawa organik lain
dalam biji
Air dari tanah
Ilustrasi tentang penurunan potensial air untuk suatu tanaman
Plants develop the tension, or potential, to move soil water
from the soil intothe roots and distribute the water through the plant by
adjusting the water potential, or tension, within their plant
cells.
The essence of the process is that water always moves
from higher to lower water potential.
For water to move from the soil, to roots, to stems, to leaves, to air the water
potential must always be decreasing.
Lingkaran Tanah-Air-Tanaman
LTAT mrpk sistem dinamik dan terpadu dimana air mengalir dari tempat dengan tegangan rendah menuju tempat dengan
tegangan air tinggi.
Serapan bulu akarPenguapan
Hilang melalui stomata daun (transpirasi)
Air kembali ke atmosfer
(evapo-transpirasi)
Air dikembalikan ke tanah melalui hujan
dan irigasi
Unsur hara Mineral dalam Tumbuhan
TUMBUHAN:• Tumbuhan mensintesis senyawa organik dari senyawa
anorganik dan unsur-unsur yang tersedia di lingkungan tumbuhnyanya (autotrophic)
• Semua kebutuhan unsur hara C, H, dan O disuplai dan diserap tumbuhan dalam bentuk CO2, dan H2O. CO2 diambil dari udara atmosfir, dan air diserap dari dlaam tanah oleh bulu-bulu akar
• Tumbuhan menyerap unsur hara dari tanah , sehingga juga 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 DALAM TANAH
Larutan tanah
Bahan Organik tanah KTK
Mineral tanah
Organisme tanah Jerapan
permukaan
UNSUR HARA TANAMAN BERADA DALAM TANAH
UNSUR HARA DAN AIRBerada dalam TANAH
Klasifikasi unsur hara1. Jumlah yang
diperlukan atau yang ada dalam jaringan tanaman
2. Fungsi pentingnya unsur hara dalam metabolisme
3. Fungsi unsur hara secara biokimiawi
4. Mobilitas hara di dalam tumbuhan
Foto:smno.kampus.ub.febr2013
Unsur Hara MAKRO
Unsur Hara MIKROKadar kecukupan hara dalam jaringan tanaman
Defisiensi Hara
1. Defisiensi unsur hara terjadi kalau konsentrasi hara tersebut menurun hingga di bawah batas kritisnya
2. Deficiensi suatu unsur hara tertentu memunculkan gejala visual yang spesifik, seringkali bersifat khas, gejala-gejala ini mencerminkan fungsi unsur hara tersebut dalam metabolisme tumbuhan.
Defisiensi vs. Kecukupan Hara
Konsentrasi kritis
Konsentrasi hara dlm jaringan ( µmol/g bobot kering
Pert
umbu
han
atau
has
il (p
erse
n m
aksi
mum
)
Zone kecukupan Zone Toksik
Zone Defisiensi
Klasifikasi hasil uji tanah yang menyatakan perlu atau tidak penambahan hara untuk meningkatkan hasil tanaman
Tingkat Kritis
Tidak ada respon pupukRespon pupuk nyata
% h
asil
mak
sim
um
Uji tanah: Sgt Medium/ rendah Rendah Rendah Optimum Tinggi Sngt Tinggi
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
Fungsi Unsur Hara secara BiokimiawiKlasifikasi unsur hara menurut fungsi biokimianya
• 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 Klasifikasi unsur hara menurut fungsi biokimianya
• 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 Klasifikasi unsur hara menurut fungsi biokimianya
Larutan Tanah
Tanaman
Fe+++ dalam larutanFe++ dalam larutan
Serapan tanaman sbg Fe++
Eksudat tanamanResidu tanaman
Fe dalam tanaman sebagai komponen protein, enzim, sel
Mineral feri:Fe hidroksida Fe(OH)3
Goethite FeOOHHematite Fe2O3
Jarosite KFe3(SO4)2(OH)6
Mineral fero:Magnetite Fe3O4
Pyrit FeS2Hasil hidrolisis
FeOH+, Fe(OH)2
Besi dalam larutan sbg:Fe+++,
Fe(OH)2+ dominanFe+++ khelat
Besi dalam larutan sbg:Fe++ pH<6.75
FeOH+ pH>6.75Fe++ khelat
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
Hubungan akar – tanah – hara Fe
Larutan Tanah
Akar tanamanPembentukan
khelat organik
Tanah
Penyerapan air dan hara mineralPertukaran kation: Akar dg
tanah
Partikel Tanah
Bulu akar
Rongga udara
Partikel tanah diselimuti air
Air tersedia
bagi tnm
1. pH mempengaruhi pertumbuhan akar tanaman dan mikroba tanah
2. Akar tanaman cocok dengan kondisi pH = 5.5 - 6.5
3. Pelapukan batuan pada kondisi masam akan melepaskan potassium, magnesium, calcium, san mangane.
4. Dekomposisi bahan organik menurunkan pH tanah.
5. Curah hujan dapat mencuci ion-ion dalam tanah
Tanah mempengaruhi penyerapan unsur hara
pH tanah mempengaruhi ketersediaan P tanah
pH tanah
Perilaku P yang ditambahkan ke tanah
Peningkatan ketersediaan P- anorganik dalam
tanah
Diserap oleh mineral Ca
P-labil atau tersedia
Diserap oleh oksida hidrous Al, Fe dan Mn
Oklusi kimiawi oleh oksida
hidrous Al, Fe dan Mn
Reaksi dengan
mineral silikat
Peta Eh-pH untuk unsur Fe
Hubungan Tanaman-Tanah-Bahan Organik
DekomposisiCO2
Biomasa MikrobaBiomasa Tanaman
BOT aktif
BOT lambat
BOT pasif
Residu organik
C-larut Hara larut
Hubungan Tanaman-Tanah-Hara
Serapan tanaman
Panen tanaman
Erosi tanah
Bahan organik tanah
Oksida Fe/Al, Liat, BOT
Mineral logam
Logam larut
Tanah memepengaruhi penyerapan unsur hara1. Partikel tanah yang bermuatan
negatif mempengaruhi penyerapan unsur hara
2. Pertukaran kation terjadi di permukaan partikel tanah
3. Cations (bermuatan positif) berikatan dengan partikel tanah yang bermuatan negatif
4. If potassium binds to the soil it can displace calcium from the soil particle and make it available for uptake by the root
Hubungan Tanaman-Tanah-Hara Kalium
Mudah tersedia
Lambat tersedia
Tidak tersedia
pH mempengaruhbi muatan di permukaan koloid tanah (mineral liat dan bahan organik)
pH tinggi pH netral
KTK tinggi, KTA rendah KTK Rendah, KTA Tinggi
Penambahan ion H+
Pelapukan mineral primer Kalium
Pelapukan
K+ tidak tersedia
K+ tersedia
Kation hidratNa+, Ca++, H+
PelepasanK+ + H2O
FiksasiK+ - H2O
Penambahan kemasmaan tanah (H+) memicu pencucian kation basa bersama dgn anion pasangannya
Kation Tukar
Kehilangan pencucian Ca, Mg, K dan Na
bersama anion
Anion asamNO3-, SO4=, HCO3-,
dll
Penambahan H+ dari proses pembentuk
asamPertukaran 2H+ dengan Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++ Ca++
Ca++
Ca++
KTK = KAPASITAS TUKAR KATION
Bahan Organik Partikel Liat
• 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
• Ca = Calcium– Daerah ujung
• Iron– Daerah ujung (barley)– Atau seluruh akar (tanaman jagung)
• 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
Hubungan Tanaman-Tanah-Hara Nitrogen
Serapan tanaman
Bahan Organik
Nitrat (NO3-)
Nitrit (NO2-)
Ammonium (NH4+)
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
SIKLUS HARA DI ALAM
Mineral dan Endapan
Bahan Organik Tanah
Unsur Hara Tersedia
Dijual ke pasar
Panen
Serapan hara
Residu tanaman
Pakan ternak
Pupuk kandang ke
tanah
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.
• Mikorhiza ektotrofik– 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• VAM =Vesicular arbuscular
mycorrhiza– Hifa tumbuh rapat, di dalam akar
dan meluas ke luar akar memasuki tanah
– After entering root, either by root hair or through epidermis hyphae move through regions between cells and penetrate individual cortex cells.
– Di dalam sel membentuk struktur oval (vesicles) dan struktur bercabang (arbuscules) tempat transfer hara
– 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
• Mikorhiza Ektotrofik– Occurs by simple diffusion from the hyphae in the hartig net to
the root cells• VAM = Vesicular arbuscular mycorrhiza
– 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
Hubungan Tanaman-Tanah-Hara Fosfat
Memanipulasi transpor unsur hara dalam tumbuhan 1. Meningkatkan
pertumbuhan dan hasil tanaman
2. Increase plant nutritional quality and density
3. Increase removal of soil contaminants (as in phyto-remediation)
Hubungan Tanaman-Tanah-Hara Nitrogen
Hubungan Tanaman-Tanah-Hara Belerang
Siklus Belerang di Alam
Gas H2S
Sulfur (S)
Sulfida (S-)
Sulfat (SO4=)
Senyawa S organik
Minyak Batubara
Residu tanaman dan ternak
Mieral tanah
Dinamika unsur hara nitrogen dalam tanah melibatkan
reaksi-reaksi amonifikassi, nitrifikasi dan denitrifikasi.
Akar tanaman menyerap ion-ion ammonium dan nitrat dari dalam tanah
Hubungan Tanaman-Tanah-Hara Nitrogen
Nitrat NO3-
Nitrit NO2-
AmoniumNO3-
Denitrifikasi
Pencucian
Proses Nitrifikasi
Hubungan Tanaman-Tanah-Hara-Pupuk Fosfat
Panen tanaman
Pakan ternak
Residu organik Pupuk fosfat
Erosi dan Runoff
P-organik dalam humus
Serapan tanaman
Padatan P-anorganik
P - Larut
P - jerap
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
Hubungan Tanaman-Tanah-Hara Fosfat
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
Hubungan Tanaman-Tanah-Hara S
Dinamika unsur hara kalium dalam tanah
didominasi oleh reaksi-reaksi
fisiko-kimia yang melibatkan koloid
tanah.
Akar tanaman menyerap kation K+ dari dalam
tanah
Hubungan Tanaman-Tanah-Hara Kalium
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
Hubungan Tanaman-Tanah-Hara Ca dan Mg
Sekresi tanaman
Serapan tanaman
MineralCa/Mg
Larutan tanah
Ca++/Mg++
Erosi tanah
SorpsiDesorpsi
Liat
Pelapukan
Hubungan Tanaman-Tanah-Hara K
K-larutan
K-tukar1-2% total
K-non tukar1-2% total
K-mineral90-98% total
K dalam batuan yang belum lapuk
dan tidak tersedia bagi
tanaman
K dalam mineral liat
Dilepaskan dalam periode bertahun-
tahun
K ditahan oleh liat dan humus
Berkesetimbangan dnegan K-larutK dalam
larutan tanah
Tabel Periodik Unsur hara
Pengaruh ketersediaan air terhadap pertumbuhan tanaman