DASAR ILMU TANAH

Tanaman, termasuk semua jazad hidup, membutuhkan makanan untuk energi dalam proses-proses pertumbuhan

Darimana tanaman mendapatkan makanan / nutrisinya?

Sebagian besar biomasa tanaman TIDAK diperoleh dari tanah, umumnya < 5% berat kering tanaman berasal dari hara mineral di dalam tanah

Sekitar 95% berat kering tanaman berasal dari 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 Dari Tanah: N, P, K, Ca, Mg, S

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

primer sekunder

Klasifikasi Unsur Esensial untuk pertumbuhan tanaman

Unsur hara esensial

Produktivitas tanaman dipengaruhi: defisiensi unsur hara pembatas utama kelebihan unsur harapada kondisi

tertentu (misalnya lingkungan tanah masam), konsentrasi unsur hara esensial dan unsur hara lain dalam tanah dapat bersifat toksik untuk pertumbuhan beberapa tanaman.

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

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

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

primer sekunder

Klasifikasi Unsur Hara Esensial

Unsur Simbol Bentuk tersedia KonsentrasiRelatif

Hidrogen H H2O 60.000.000

Oksigen O CO2, H2O, O2. 30.000.000

Karbon C CO230.000.000

Nitrogen N NH4+ dan NO3

- 1.000.000

Kalium K K+ 400.000

Kalsium Ca Ca 2+ 200.000

Magnesium Mg Mg2+ 100.000

Fosfor P H2PO4- dan HPO4

2- 30.000

Sulfur S SO4 2- 30.000

Khlorin Cl Cl - 3.000

Besi Fe Fe2+ dan Fe 3+ 2.000

Boron B H2BO32.000

Mangan Mn Mn2+ 1.000

Seng Zn Zn2+ 3.00

Tembaga Cu Cu + dan Cu2+ 100

Molibdenum Mo MoO4 2- 1

Unsur Hara Esensial

Kriteria Esensial

1. 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 nutrisi tanaman; berperan dalam metabolisme atau paling tidak diperlukan untuk aktivitas ensim.

Bagaimana Unsur hara tanah masuk ke tanaman?

1. Intersepsi Akar – Ion di ‘ambil’ oleh akar ketika akar tumbuh di dalam tanah

2. Aliran Masa – Ion diangkut ke akar dalam aliran air yang saling berhubungan. Aliran air ini ada di dalam tanah disebabkan oleh tanaman yang menstranspirasikan air (yang semula diserap oleh akar) melalui daun via stomata

3. Difusi – Pergerakan ion disepanjang kisaran konsentrasi dari titik konsentrasi tinggi ke titik konsentrasi rendah

Mekanisme Aliran Massa

Mekanisme Difusi

Root surface

Bulk soil

Diffusion toward root

Diffusion away from root

Nu

trie

nt

Co

nce

ntr

atio

nhigh

low

Mekanisme kontak akar

Proses penyerapan unsur hara oleh tanaman berkaitan dengan transfer ion-ion unsur hara menyeberangi permukaan akar tanaman masuk ke dalam sel.

Suatu unsur hara dianggap esensial jika: 1. defisiensi unsur hara tersebut

menyebabkan tanaman tidak mungkin dapat menyelesaikan stadium vegetatif dan reproduktifnya

2. defisiensi adalah bersifat spesifik pada unsur yang dimaksudkan, dan hanya dapat dihindari atu diperbaiki dengan menambahkan unsur tersebut

3. unsur tersebut terlibat langsung dalam nutrisi tanaman

Tetapi:

definisi di atas sangat terbatas, karena dapat juga terjadi bahwa unsur tidak esensial dapat mengganti esensialitas unsur tersebut: Contoh, pada konsentrasi yang tinggi,

bromin dapat menggantikan klorin, sehingga berdasar definisi butir (2) diatas, klorin tidak dekelompokkan dalam kelas esensial.

UNSUR HARA MAKRO PRIMER N,P,K

Bentuk N tanah

1. Anorganik - NO3-, NH4

+

2. Organik – tidak tersedia bagi tanaman: 97-98% total N tanah dalam bentuk organik. 1-2% per tahun di mineralisasi

NITROGEN

Nitrogen (N): 1-5%

Digunakan dalam jumlah besar, Digunakan dalam jumlah besar, melebihi unsur lainnyamelebihi unsur lainnya mobil dalam tanaman

Fungsi dalam tanaman Komponen molekul klorofil Komponen asam nukleat (DNA dan

RNA) Terus menerus digunakan karena

protein digunakan

Nitrogen (N): 1-5%

Gejala Defisiensi (kekahatan) Tanaman menjadi kerdil

dan/atau menjadi kuning pada daun yang tua

N bersifat mobil dalam tanaman, jadi daun baru dapat tetap hijau

Kelebihan N menghambat pemasakan, tanaman sukulen dan mudah terserang hama-penyakit

Mineralisasi N organik

mineralisasi terjadi dalam tiga tahap - aminisasi, amonifikasi dan nitrifikasi

Faktor penting perlu diingat sehubungan dengan nitrifikasi Nitrifikasi memerlukan oksigen. Reaksinya melepaskan H+ yg menyebabkan

kemasaman Melibatkan mikroorganisme, oleh karena itu

proses ini dipengaruhi kondisi lingkungan tanah

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 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 berpasir

NH4+ fertilizers

Anhydrous Ammonia (NH3)

Urea

Reaksi N Organik dalam Tanah

1. Amonium - NH4+ - kation yang dijerap olehj kompleks pertukaran dalam tanah (BO dan liat). Tahan pencucian selama dalam bentuk NH4

+ . Tapi, pada kondisi tertentu amonium dikonversi menjadi nitrat.

2. Nitrat - NO3- - anion dan tidak dijerap dan bergerak dalam air tanah; dapat tercuci menyebabkan kehilangan N tanah dan masalah pencemaran

Fiksasi Nitrogen1. Secara Biologi

Fiksasi N simbiosisFiksasi N simbiosis- mikroorganisme yang tumbuh beraosiasi dengan tanaman, keduanya memperoleh manfaat .

Fiksasi N non-simbiosisFiksasi N non-simbiosis- bakteri dan ganggang hijau biru yang hidup bebas dalam tanah

2. Secara Fisikokimia Oksidasi alamiOksidasi alami – panas petir mengkombinasikan

N2 dan O2. Dibawa ke tanah oleh hujan atau salju Industri Industri – pabrik pupuk

2. N2 + 3H+ ==> 2NH3

3. Nitrogen dari udara4. Hidrogen dari gas alam – harga minyak bumi

mempengaruhi harga pupuk

Karakteristik dalam Tanah P bergerak lambat dalam tanah;

pencucian bukan masalah, kecuali pada tanah yang berpasir.

P lebih banyak berada dalam bentuk anorganik dibandingkan organik

Di dalam tanah kandungan P total bisa tinggi tetapi hanya sedikit yang tersedia bagi tanaman.

Tanaman menambang P tanah dalam jumlah lebih kecil dibandingkan N dan K

Fosfor

Bentuk P tanah

P organik 30 - 50% dari P total dalam tanah dalam bentuk bahan

organik Rasio C:N:P dalam bahan organik tanah sekitar 100 - 10 -1.

P anorganik Mineral tanah - apatit [ Ca3(PO4)2] * CaF2 Hidroksida Fe dan Al – pada tanah masam, P bereaksi

dengan Fe dan Al tidak larut dan tidak tersedia bagi tanaman; “fiksasi P “ (problem utama pada tanah masam)

Kalsium Phosphate dibentuk dalam tanah dengan pH > 7. Phosphor dalam larutan tanah

Konsentrasi rendah 0.05 to 0.2 ppm Konsentrasi larutan dipengaruhi oleh kelarutan dan

jumlah fase padat

Faktor Mempengaruhi Kapasitas Fiksasi P

Jumlah dan tipe liat – liat kaolinit biasanya berasosiasi dengan kandungan oksida Fe dan Al yang tinggi.

Kemasaman Tanah – pada pH dibawah 5 ada sejumlah besar Al dapat dipertukarkan

Level P dalam tanah. Jika telah terbentuk bertahun-tahun, kapasitas fiksasi P sudah mantap.

Fosfor (P) : 0.1-0.5 % P

Bentuk diserap tanaman H2PO4

- - orthophosphate primer H2PO4

= - orthophosphate sekunder Mobil dalam tanaman

Fungsi dalam tanaman Memacu pemasakan, merangsang

pertumbuhan akar yg baik, meningkatkan toleransi thd kekeringan, meningkatkan daya kecambah biji, penting untuk pembentukan biji dan buah

Penting dalam cadangan dan transfer energi (ADP+ATP)

Komponen asam nukleat (DNA dan RNA)

Fosfor (P) : 0.1-0.5 % P

Gejala Defisiensi Reduksi

pertumbuhan, kerdil

Warna hijau tua – becak ungu pada daun jagung,

Menunda pemasakan

Penbentukan biji gagal

KALIUM

Soil K

Origin of soil K is primary minerals from which soil is formed. K-feldspars mica clay- illite, vermiculite and chlorite

Plants take up K in the ionic form (K+)

Availability of K in the soil Relatively unavailable K (90-98%)                         

part of the crystal structure of minerals Slowly available (1-10%) K that is bonded in the

interlayer position of clays. Readily available - 1-2%  - K on cation exchange sites

and K in soil solution. weathering usually moves K towards the available

forms.  However, applying large amounts of fertilizer K can reverse this

Soil K

K fixation -- Trapped in the innerlayer of illite and vermiculite (2:1 clays)

Factors affecting availability of K Soil parent material

feldspars and micas are high in K. If these minerals are present the soil will be high in K.

Soil texture - Fine textured soils have more K than coarse textured soils

Intensity of weathering - High temperature and rainfall cause faster breakdown of minerals but also more leaching loss. Although soils contain large total amounts of K it

is usually necessary to add K with fertilizers

Effect of pH on Retention of Applied K

Leaching loss of K from a sandy soil was greatly reduced when the soil was limed

at pH 5.1 a large portion of the exchange complex is occupied by Al3+ which is held more tightly than K. Therefore,  K is blocked from the exchange site.

When limed Ca2+ occupies the exchange sites and K can displace the Ca2+ and be held in the soil

Kalium (K): 0.5-6% K

Bentuk diserap tanaman: K+

Mobil dalam tanaman Fungsi dalam tanaman

Katalisator berbagai reaksi; metabolisme karbohidrat, pati dan N

Membantu resistensi terhadap penyakit Meningkatkan kualitas buah dan sayuran Penting dalam serapan dan kesimbangan air

melalui pengaruhnya terhadappotensiual osmotik

Kesimbangan kation untuk transpor anion

Kalium (K): 0.5-6% K

Gejala defisiensi Ujung dan tepi daun

menjadi coklat, terutama pada daun bagian bawah.

Jerami tanaman berbiji menjadi lunak