mekanisme masuknya unsur hara ke tanaman (makalah).docx
Post on 15-Jul-2016
221 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
1
I. PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Semua makhluk hidup membutuhkan energi untuk pertumbuhan dan
perkembangannya. Hewan dan tumbuhan menggunakan glukosa (gula) sebagai
sumber energi. Perbedaan yang mendasar diantara keduanya adalah bahwa hewan
harus dipasok dengan glukosa, sementara tumbuhan dapat memproduksinya
sendiri, menggunakan cahaya dan karbon dioksida (CO2) melalui proses
fotosintesis.
Bagaimanapun, tumbuhan juga memerlukan pasokan senyawa kimia untuk
mendukung proses tersebut dan berbagai proses metabolisme dalam tubuhnya.
Unsur yang diserap untuk pertumbuhan dan metabolisme tumbuhan dinamakan
hara tumbuhan. Dengan menggunakan hara, tumbuhan dapat memenuhi siklus
hidupnya. Unsur hara dapat diperoleh tumbuhan dari udara melalui daun maupun
dari tanah oleh akar. Untuk itu, dikenal tiga cara yang umum digunakan tumbuhan
dalam menyerap unsur hara, yaitu melalui difusi, intersepsi akar dan aliran massa
(massa flow).
I.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang tersebut, dapat disimpulkan rumusan masalah
sebagai berikut :
1. Bagaimana ketersediaan hara yang diperlukan tanaman?
2. Bagaimana mekanisme penyerapan unsur hara tersebut oleh tanaman?
2
II. ISI
II.1 Kandungan Hara Tanaman
Tanaman, seperti halnya manusia membutuhkan makanan yang biasanya
disebut sebagai hara tanaman (Plant Nutrients). Akan tetapi, berbeda dengan
manusia yang menggunakan bahan organik sebagai sumber energinya, tanaman
menggunakan bahan anorganik untuk mendapatkan energi demi pertumbuhan dan
perkembangannya. Mekanisme pengubahan unsur hara menjadi senyawa organik
atau energi dinamakan metabolisme.
Fungsi hara tidak dapat digantikan oleh unsur lain. Kekurangan unsur hara
dapat mengganggu kegiatan metabolisme atau bahkan menghentikannya. Pada
umumnya hal ini terlihat pada gejala yang ditampakkan oleh organ tertentu
tanaman yang kekurangan unsur hara secara spesifik yang disebut gejala
kekahatan. Gejala ini akan hilang apabila hara yang kurang ditambahkan ke dalam
tanah atau diberikan lewat daun.
Berdasarkan jumlah yang diperlukan tanaman, unsur hara dibagi menjadi
dua golongan, yakni unsur hara makro dan unsur hara mikro. Unsur hara makro
diperlukan tanaman dan terdapat dalam jumlah lebih besar dibandingkan unsur
hara mikro. Davidescu mengusulkan bahwa batas perbedaan unsur hara makro
dan mikro adalah 0,02%. Unsur hara makro memiliki kadar yang lebih tinggi dari
0,02%, sedangkan bila lebih rendah, maka disebut unsur hara mikro.
Walaupun kadar unsur hara berbeda, namun setiap jenis tanaman umumnya
memiliki urutan berdasarkan kadarnya, yakni : karbon (C), hidrogen (H), oksigen
(O), nitrogen (N), fosfor (P), sulfur (S), kalium (K), kalsium (Ca), magnesium
3
(Mg), silicon (Si), natrium (Na), besi (Fe), mangan (Mn), tembaga (Cu), seng
(Zn), molibden (Mo) dan boron (B).
Kandungan hara dalam tanaman berbeda-beda, tergantung pada jenis hara,
jenis tanaman, kesuburan tanah atau jenis tanah, dan pengelolaan tanaman. Rata-
rata kandungan hara dalam tanaman mulai dari yang berkadar rendah sampai
tertinggi, dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 2.1 Rata-rata Kadar Hara dalam Tanaman
Hara B.A Kadar NisbahµMol/g ppmMolibden (Mo) 95,94 0,001 0,1 1Tembaga (Cu) 63,54 0,10 6,0 100Seng (Zn) 65,37 0,30 20,0 300Mangan (Mn) 54,94 1,0 50,0 1.000Boron (B) 10,84 2,0 20,0 2.000Besi (Fe) 55,85 2,0 100,0 2.000Klor (Cl) 35,45 3,0 100,0 3.000
%Sulfur (S) 32,06 30 0,1 30.000Fosfor (P) 30,88 60 0,2 60.000Magnesium (Mg) 24,31 80 0,2 80.000Kalsium (Ca) 40,08 125 0,5 125.000Kalium (K) 39,10 250 1,0 250.000Nitrogen (N) 14,00 1000 1,5 1.000.000Oksigen (O) 16,00 30000 45,0 30.000.000Karbon (C) 12,01 40000 45,0 40.000.000Hidrogen (H) 1,00 60000 6,0 60.000.000Sumber : Epstein (1972)
Ada juga unsur hara yang tidak mempunyai fungsi nyata pada tanaman,
tetapi kadarnya cukup tinggi dalam tanaman dan tanaman yang hidup pada suatu
tanah tertentu selalu mengandung unsur hara tersebut, misalnya unsur Al
(alumunium), Ni (nikel), Se (selenium), dan F (fluor). Penggolongan unsur hara
tanaman menurut Davidescu (1988) sebagai berikut :
4
Tabel 2.2 Penggolongan Unsur Hara Tanaman
GolonganEsensial Non-esensial
Utama Kedua Menaikkan produksi
Tdk menaikkan
Makro N, P, K Ca, Mg, S Na Si, V
Mikro Fe, Mn, Zn, B, Cu Mo, Co, Cl Al, I
Ar, Ba, Be, Bi, Br, Cr, F, Li, Pb, Rb, Pt,
Sr, SeSumber : Davidescu (1988)
Untuk mengetahui hara tanaman di dalam tanah perlu dilakukan analisis
tanah dan tanaman. Masing-masing analisis dapat berupa uji cepat (quick test)
ataupun analisis laboratorium. Dari hasil analisis tersebut, keadaan hara dalam
tanah dapat diharkatkan sebagai berikut :
a. Sangat Rendah (SR)
Pada keadaan ini umumnya tanaman menderita gejala kekurangan hara atau
disebut penyakit kekahatan. Masing-masing hara menampakkan gejala
tertentu. Produksi tanaman sangat rendah. Apabila dipupuk, tanaman
menunjukkan tanggapan yang nyata. Artinya, produksi tanaman menjadi
meningkat sedangkan gejala menghilang
b. Rendah
Dalam kondisi ini, sebagian jenis tanaman tidak menunjukkan gejala
kekahatan, hanya saja produksi tanaman rendah. Jika diberi pupuk yang tepat,
hasil produksi akan menunjukkan peningkatan yang cukup memadai. Ini
berarti tanaman memiliki tanggapan terhadap pemupukan
5
c. Cukup
Ini berarti tanaman memiliki suplai hara yang cukup. Jika dipupuk, masih
menunjukkan peningkatan produksi namun tidak signifikan. Artinya, tanaman
masih sedikit tanggap terhadap pemupukan.
d. Tinggi
Tanaman menampakkan gejala pertumbuhan yang normal. Hasil produksi
optimal. Pemupukan tidak memberikan perubahan yang nyata, yang berarti
tanaman menjadi kurang tanggap terhadap pemupukan.
e. Sangat Tinggi
Kandungan hara yang tinggi bila melampaui batas ambang toleransi, justru
akan meracuni tanaman. Sebagian tanaman akan menunjukkan gejala
penyimpangan pertumbuhan yang berbeda pada masing-masing tanaman.
Yang jelas, produksi akan mengalami penurunan secara nyata.
II.2 Mekanisme Penyerapan Hara Tanaman
Berdasarkan sumber penyerapannya, unsur hara dipisahkan menjadi dua,
yakni unsur hara yang diserap dari udara dan unsur hara yang diserap dari tanah.
1. Diserap dari udara
Unsur hara yang diserap dari udara adalah C, O, dan S, yaitu berasal dari
senyawa karbon dioksida (CO2), oksida (O2) dan sulfat (SO2). Senyawa CO2
diasimilasikan dengan proses karboksilasi dan terbentuk karboksilat bersama-
sama penyerapan O2 dan H2O. Unsur H diserap dalam bentuk H2O dan direduksi
menjadi H+ dan kemudian di transfer ke dalam senyawa nikotinamide adenosine
6
dinukleotida (NADP+) menjadi NADPH. Senyawa ini merupakan senyawa
pentng bagi tanaman sebagai koenzim dasar dalam proses oksidasi reduksi.
Penyerapan N baik dari udara maupun dari tanah diasimilasi dalam proses
reduksi dan aminasi. Nitrogen (N) udara diserap dari N2 bebas lewat bakteri
bintil akar dan NH3 diserap lewat stomata tanaman. Penyerapan S juga dapat dari
udara (SO2) dan dari tanah berupa ion SO4=. Unsur ini kemudian digabungkan
dengan senyawa organik yang ada menjadi senyawa organik lain yang
mengandung S, misalnya protein.
2. Diserap dari tanah
Penyerapan unsur hara dilakukan oleh akar tanaman dan diambil dari
kompleks jerapan tanah ataupun dari larutan tanah berupa kation atau anion. Ada
pula yang dapat diserap dalam bentuk khelat (chelation), yaitu ikatan kation
logam dengan senyawa organik.
Penyerapan hara dalam tanah terjadi melalui pertukaran kation, dimana bulu-
bulu akar memompa ion hidrogen (H) ke luar, masuk ke dalam tanah melalui
pompa proton. Kation hidrogen ini menggantikan kation yang terikat pada
permukaan partikel tanah yang bermuatan negatif sehingga kation ini menjadi
tersedia bagi akar.
2.2.1 Penyerapan Hara Lewat Akar
Hara diserap tanaman dalam bentuk ion bermuatan positif (NH4+, K+, Ca+
+, Mg++) dan bermuatan negatif (NO3-, HPO4
-, Cl-). Ion ini umumnya terikat
dalam kompleks jerapan tanah. Kompleks berupa lempung, koloid anorganik,
dan koloid organik. Sering ada ion yang larut dalam air. Ion tersebut dianggap
7
sukar diserap karena selalu mengikuti air, bahkan umumnya hilang tercuci ke
lapisan bawah di luar perakaran tanaman atau ke sungai. Tetapi, ion ini sebagian
juga diikat oleh koloid tanah dan tidak ikut pergerakan air lagi. Fase pertama,
hara tanaman berpindah tempat dalam tanah dari suatu tempat ke permukaan
akar tanaman. Kemudian setelah sampai ke permukaan akar (bulu akar), masuk
ke dalam akar yang dari sini ditranslokasikan ke organ tanaman lain termasuk
daun, buah, dan sebagainya.
Perpindahan ion dari tanah dan larutan tanah ke permukaan akar
memiliki tiga macam pergerakan, yaitu : (1) intersepsi dan persinggungan, (2)
aliran massa, dan (3) difusi
1) Intersepsi dan persinggungan
Pertumbuhan akar tanaman dan terbentuknya bulu akar yang baru
menyebabkan terjadinya persinggungan antara akar dan ion hara yang berada
dalam tanah. Pertumbuhan akar dan bulu akar ini menembus pori agregat tanah
dan bersinggungan dengan ion yang ada. Apabila ion berada dalam bentuk
tersedia, maka terjadi pertukaran ion dan kemudian ion ini masuk ke dalam akar.
Seperti massa tanah, akar tanaman dianggap mempunyai Kapasitas Tukar
Kation (KTK-akar) yang nilainya berbeda antara tanaman yang satu dan
tanaman yang lainnya. Nilai KTK akar besarnya antara 10-100 (me/100gr akar).
Dengan demikian, pertukaran ion yang berada dalam tanah dan ion yang berada
di sekitar tanah dianggap sebagai pertukaran ion biasa (ion exchange). Akar
tanaman legume mempunyai dua kali KTK-akar tanaman monokotil, termasuk
tanaman serealia (padi-padian) dan rerumputan. Tanaman yang mempunyai
8
KTK-akar tinggi memiliki kecenderungan senang menyerap kation yang
bervalensi dua. Sedangkan tanaman serealia cenderung menyerap ion yang
bervalensi satu.
2) Aliran massa
Mekanisme aliran massa adalah suatu mekanisme gerakan unsur hara di
dalam tanah menuju ke permukaan akar bersama-sama dengan gerakan massa
air. Selama masa hidupnya, tanaman mengalami peristiwa penguapan air yang
dikenal dengan peristiwa transpirasi. Selama proses transpirasi tanaman
berlangsung, terjadi juga proses penyerapan air oleh akar tanaman. Pergerakan
massa air ke akar tanaman sebagai akibat langsung dari serapan massa air oleh
akar tanaman diikuti juga oleh unsur hara yang terkandung dalam air tersebut.
Peristiwa tersedianya unsur hara yang terkandung dalam air ikut bersama
gerakan massa air ke permukaan akar tanaman dikenal dengan Mekanisme
Aliran Massa. Unsur hara yang ketersediaannya bagi tanaman melalui
mekanisme ini meliputi: nitrogen (98,8%), kalsium (71,4%), belerang (95,0%),
dan Molibden (95,2%).
3) Difusi
Ketersediaan unsur hara ke permukaan akar tanaman, dapat juga terjadi
melalui mekanisme perbedaan konsentrasi. Konsentrasi unsur hara pada
permukaan akar tanaman lebih rendah dibandingkan dengan konsentrasi hara
dalam larutan tanah dan konsentrasi unsur hara pada permukaan koloid liat serta
pada permukaan koloid organik. Perpindahan ion terjadi dari tempat dengan
kadar molekul tinggi ke tempat lain yang kadarnya rendah. Tanaman menyerap
9
ion dari sekitar bulu akar sehingga di sekitar akar kadarnya rendah. Terjadinya
perpindahan ion disebabkan oleh konsentrasi ion di sekitar bulu akar menjadi
rendah karena diserap oleh akar yang diteruskan ke daun dan bagian lainnya.
Beberapa unsur hara yang diserap melalui mekanisme difusi ini, adalah: fosfor
(90,9%) dan kalium (77,7%). Perimbangan jumlah gerakan hara ke akar tanaman
disajikan pada tabel 2.3
Tabel 2.3 Perimbangan Jumlah Hara yang Diserap dalam Bentuk Intersepsi, Aliran Massa, dan Difusi Akar Tanaman
Hara Intersepsi Aliran Massa Difusi
Nitrogen (N) 1 99 0Fosfor (P) 3 6 94Kalium (K) 2 20 78Kalsium (Ca) 171 429 0Magnesium (Mg) 38 250 0Sulfur (S) 5 93 0Cuprum (Cu) 10 400 0Zinc (Zn) 33 33 33Boron (B) 10 350 0Ferum (Fe) 11 53 37Mangan (Mn) 33 133 0Molibdenum (Mo) 10 200 0
Sumber : Barber et al dalam Tisdale (1985)
Menurut teori karier, membran tanaman terdiri atas molekul yang mampu
mengangkut ion menembus dinding sel. Molekul pembawa tersebut dinamakan
carrier yang dianggap mampu mengikat ion tertentu yang diangkut menembus
dinding sel. Karier ini secara langsung maupun tidak langsung, memerlukan
ATP.
Pergerakan ion pasif melewati membran sel tergantung pada prevailing
electrochemical gradient antara kedua sisi membran dan dapat berlangsung
bolak-balik. Membran sel membiarkan keluar-masuknya ion. Kecepatan jumlah
10
ion yang dapat berpindah melewati membran per satuan luas membran dalam
waktu tertentu ditentukan oleh permeabilitas membran.
2.2.2 Penyerapan Hara Lewat Daun
Penyerapan unsur hara lewat daun umumnya melalui stomata. Disamping
stomata, penyerapan unsur hara juga dapat dilakukan melalui ektodesmata. Pada
tanaman terrestrial, stomata merupakan tempat pertukaran gas CO2 dan O2
dengan atmosfir. Hara tanaman dalam bentuk gas, seperti SO2, NH3 dan NO2,
dapat masuk lewat daun terutama melalui stomata.
a. Penyerapan Hara dari Larutan
Penyerapan hara tanaman lewat daun sangat dibatasi oleh adanya dinding
luar sel epidermis. Dinding ini tertutup oleh lapisan malam (wax) atau juga kutin
yang mengandung pektin, hemiselulosa, dan selulosa. Malam dan kutin ini
merupakan hasil kondensasi C18 hidroksi asam lemak yang bersifat semi
hidrofilik.
Fungsi lapisan luar yang bersifat hidrofobik adalah melindungi tanaman dari
hilangnya air karena transpirasi. Demikian juga, adanya lapisan luar yang
hidrofobik ini untuk menjaga agar tidak terjadi pencucian yang berkelebihan atas
larutan organic dan anorganik dari daun oleh air hujan.
Gerakan larutan melalui lapisan kutikula berjalan lewat kanal atau lubang
(cavity) yang disebut ektodesmata. Ektodesmata merupakan bahan yang bukan
plasmatic (non plasmatic nature). Penyerapan hara tanaman dipengaruhi oleh
konsentrasi larutan, valensi unsur, dan tingkat aktivitas metabolismenya.
Penyerapan urea relatif tinggi jika dibanding dengan ammonium maupun nitrat.
11
Kecepatan penyerapan unsur juga dipengaruhi oleh tebal lapisan kutikula. Di
samping itu, kecepatan penyerapan juga dipengaruhi oleh status hara dalam
tanaman. Penyerapan suatu unsur berlangsung lebih cepat bila kadar hara dalam
tanaman rendah.
Kecepatan penyerapan unsur umumnya menurun dengan bertambahnya
umur tanaman. Penyerapan hara lewat daun dirangsang oleh cahaya matahari.
Walaupun demikian, keadaan cahaya berpengaruh terhadap peningkatan
temperatur dan penguapan. Dengan adanya penguapan, maka proses
pengeringan larutan yang disemprotkan menjadi lebih cepat. Apabila kadar
larutan menjadi lebih pekat dan melampaui batas ambang toleransi tanaman,
maka tanaman tersebut dapat keracunan oleh larutan pekat.
Pemupukan lewat daun relatif lebih cepat pengaruhnya terhadap tanaman
dibandingkan dengan pemupukan lewat akar. Tetapi untuk unsur makro,
penyerapan yang dilakukan lewat daun hanya sebagian kecil saja jika
dibandingkan dengan penyerapan oleh akar tanaman untuk memenuhi seluruh
kebutuhannya.
Ada beberapa masalah dalam aplikasi pemupukan melalui daun, diantaranya
ketebalan kutikula dapat menghambat penetrasi unsur, selain itu lapisan luar
yang hidrofobik sering menyebabkan larutan tidak mau menempel sehingga
rentan untuk tercuci oleh air hujan. Kecepatan pemindahan unsur dari daun ke
organ lain terbatas, terutama pada penyerapan daun tua untuk unsur tertentu
seperti Ca. Pemupukan daun juga memerlukan tenaga, peralatan dan biaya yang
relatif lebih banyak, sehingga sering digabung dengan perlakuan irigasi
12
(sprinkler irrigation). Kadar larutan yang melampaui ambang batas dapat
menimbulkan gejala kerusakan pada daun.
Adanya kerusakan daun merupakan masalah yang perlu diperhatikan. Urea
memiliki ambang batas yang relatif tinggi, sehingga untuk mengurangi
kerusakan dapat dicampur dengan sukrosa. Silikon surfactant sering digunakan
untuk mengurangi kerusakan karena pemupukan lewat daun dan meningkatkan
efisiensi pemupukan lewat daun.
b. Pentingnya Pemupukan daun
Saat ini, pemupukan daun sering diterapkan dalam praktek pertanian.
Bentuk pemupukan ini harus direkomendasikan dalam produksi tanaman terpadu
karena ramah lingkungan dan memberikan kemungkinan untuk mencapai
produktivitas yang tinggi dan kualitas hasil yang baik. Perawatan ini berhasil
untuk tanaman buah perennial dengan sistem deep-rooting mengingat kurangnya
pengaruh yang terlihat pada peningkatan pesat dari nutrisi tanaman oleh
pemupukan pada permukaan tanah. Pemupukan daun harus diterapkan dalam
kondisi ketersediaan hara menurun dalam tanah, kurangnya humus, dan
penurunan aktivitas akar selama fase reproduksi. Hal ini juga bermanfaat untuk
meningkatkan jumlah kalsium dalam buah-buahan dan protein sereal gandum.
Namun, efisiensi pemupukan daun tergantung pada mobilitas hara dalam
tanaman. Untuk nutrisi yang floem-mobile ukuran efisiensi pemupukan ini
sangat berhasil.
2.2.3 Pergerakan Hara di Dalam Tubuh Tanaman
13
Bentuk akar yang bulat panjang seperti benang ternyata paling penting
bagi penyerapan air dan unsur hara yang terlarut dalam larutan tanah. Selain akar
yang berbentuk benang, Rambut Akar juga ikut menyerap ion dan air dari dalam
tanah. Pergerakan air dan unsur hara yang terlarut di dalamnya ke bagian akar
muda berhubungan dengan lintasan Apoplas dan Simplas.
Lintasan apoplas terutama mengikutsertakan difusi dan aliran massa air
dari sel ke sel melalui ruang di antara polisakarida dinding sel. Diyakini bahwa
lintasan apoplas selalu berlanjut dari rambut akar atau sel epidermis lain ke
endodermis. Pita Caspary endodermis yang kedap air memaksa semua bahan
masuk ke sel endodermis melintasi membran plasma. Artinya bahwa membran
plasma sel endodermis merupakan batas akhir bagi akar untuk mengendalikan
masuknya unsur hara terlarut.
Lintasan simplas dari sel rambut akar ke endodermis dan melintas
sepanjang endodermis itu ke sel xylem mati yang tak bermembran plasma. Tapi,
akar sebagian besar angiosperma memiliki pita Caspary lain di hypodermis,
yang disebut eksodermis. Pita ini berkembang dan menjadi dewasa di daerah
yang lebih jauh dari ujung akar (sampai 12 cm), tidak seperti pita serupa di
endodermis, sehingga pita itu terletak di daerah akar primer yang agak tua, tapi
yang belum kehilangan sel luarnya. Eksodermis ini membatasi pergerakan zat
warna dan ion sulfat menuju korteks, sehingga keberadaannya merupakan titik
kendali penting yang mendorong zat terlarut luar terserap oleh membran plasma
tertentu di sel eksodermis. Setelah berada di dalam sitosol eksodermis, ion dapat
bergerak menuju xylem dari sel ke sel melalui lintasan simplas.
14
Ion yang diserap oleh sel epidermis dan bergerak menuju xylem melalui
jalur simplas haruslah menembus epidermis, eksodermis, beberapa sel korteks,
endodermis dan akhirnya perisiklus. Tiap pergerakan dari sel hidup yang satu ke
sel yang lain dapat meliputi pengangkutan langsung yang menembus kedua
dinding primer, lamela tengah diantaranya, serta kedua membran plasma dari sel
yang berdampingan. Atau ion dapat bergerak melalui plasmodesmata berbentuk
tabung yang menembus dinding sel yang bersebelahan dan lamela tengah di
antaranya pada hampir semua sel tumbuhan hidup.
15
III. PENUTUP
III.1 Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan tersebut diatas, dapat disimpulkan hal-hal sebagai
berikut :
1. Fungsi hara tidak dapat digantikan oleh unsur lain. Tanaman dapat
menyerap hara dari udara maupun dari dalam tanah. Ketersediaan hara
dapat diharkatkan menjadi sangat rendah, rendah, cukup, tinggi dan
sangat tinggi.
2. Unsur hara dapat diserap dari tanah oleh akar melalui tiga peristiwa,
yaitu intersepsi, difusi dan aliran massa. Unsur hara dapat diserap dari
udara oleh daun terutama melalui stomata dan ektodesmata yang
dipengaruhi oleh proses transpirasi. Pergerakan hara di dalam tanaman
selanjutnya berhubungan dengan lintasan simplas dan apoplas.
III.2 Saran
Unsur hara sangat penting keberadaannya bagi tanaman. Karena itu
ketersediaannya bagi tanaman perlu untuk diperhatikan. Pemupukan yang tepat
sangat dianjurkan baik dosis maupun mekanisme pemupukan dalam mencermati
gejala pertumbuhan tanaman agar dapat menghasilkan produksi yang maksimal
secara efisien.
top related