Mekanisme Penyediaan dan Penyerapan Unsur Hara

Mekanisme Penyediaan dan Penyerapan Unsur Hara

Unsur C, H, O

·         Unsur C dan O diambil tanaman dari udara sebagai CO2 melaui stomata daun dalam proses fotosintesis.

·         Dikembalikan ke atmosfer melalui proses dekomposisi bahan organik

·         Unsur H diambil dari air tanah (H2O) oleh akar tanaman. Dalam jumlah sedikit air juga diserap tanaman melalui daun. Penelitian dengan unsur radioaktif menunjukkan bahwa hanya unsur H dari air yang digunakan tanaman, sedang oksigen dalam air tersebut dibebaskan sebagai gas (Donahue, Miller, Shickluna, 1977).

·         Tanaman menyerap unsur hara dalam tanah umumnya dalam bentuk ion.

Unsur N

      Diserap dalam bentuk anion nitrat (NO₂^-), nitrit (NO₃^-) dan kation ammonium (NH₄⁺).

      Unsur hara N dimulai dari fiksasi N2- atmosfir secara fisik/kimiawi yang menyuplai tanah bersama prepitasi (hujan), dan oleh mikrobia baik secara simbiotik maupun nonsimbiotik yang menyuplai tanah baik lewat tanaman inangnya menyuplai setelah mati.

      Sel-sel mati ini bersama dengan sisa-sisa tanaman/hewan akan menjadi bahan organik yang siap didekomposisikan dan melalui serangkaian proses mineralisasi (aminisasi, amonifikasi dan nirifikasi) akan melepaskan N-mineral (NH4+dan NO3-) yang kemudian diimmobilisasikan oleh tanaman atau mikrobia.

      Gas amoniak hasil proses aminisasi apabila tidak segera mengalami amonifikasi akan segera trvolatilisasi (menguap) keudara, begitu pula dengangas N2- atmosfir. Kehilangan nitrat dan ammonium melalui mekanisme pelindian (leaching) merupakan salah satu penyebab penurunan kadar N dalam tanah.

      Ketersedian Nitrogen erat hubunganya dengan kandungan bahan organik dan kecepatan mineralisasi dipengaruhi oleh ketersedian organisme heterotop aerob.

      Kehilangan notrogen dari tanah disebabkan oleh penguapan, pencucian, denitrifikasi, pengikisan dan penyerapan oleh akar tanaman.

      Mineralisasi bahan organik tanah merupakan sumber utama nitrogen yang tersedia bagi tanaman. Mineralisasi 50 pon nitrogen per akre setiap tahun adalah realistis bagi banyak tanaman sebaliknya, sebanyak 150 busen jagung (dikurangi akar) mengandung 235 pon nitrogen.

      Biosfer sekarang setiap tahunya menerima kira-kira 9 juta metrik ton nitrogen lebih banyak per tahun daripada hilang. (Foth, 1994).

Unsur P

      Unsur P diambil tanaman dalam bentuk ion orthofosfat primer dan sekunder (H2PO4-atau HPO42-). pH lebih rendah, tanaman lebih banyak mnyerap ion orthofosfat primer, tetapi pada pH yang lebih tinggi ion orthofosfat sekunder yang lebih banyak diserap tanaman. Bentuk P lain yang dapat diserap tanaman adalah pirofosfat dan metafosfat, dan P-organik hasil dekomposisi bahan organic seperti fofolipid, asam nukleat dan phytin.

      Sumber utama P larutan tanah, disamping dari pelapukan bebatuan/bahan induk juga berasal dari mineralisasi P-organik hasil dekomposisi sisa-sisa tanaman yang mengimmobilisasikan P dari larutan tanah dan hewan.

      Umumnya kadar P dalam tanah bernisbah C/N = 10 (matang) dapat dibebaskan 10 kg P (setara 22 kg TSP). Jika tanah mengandung 1% bahan organik, berarti terdapat 200 kg P-organik/ha, yang dimineralisasi secara perlahan tergantung aktivitas jasad prombak bahan organic tanah, yang tercermin dari penurunan nisbah C/Nnya.

      P-tersedia dalam tanah relative lebih cepat menjadi tidak trsedia akibat segera terikat oleh kation tanah (terutama Al dan Fe pada kondisi masam atau dengan Ca dan Mg pada kondisi netral) yang kemudian mengalami presipitasi(pengendapan) atau terfiksasi pada permukaan positif koloidal tanah (liat dan oksida Al/Fe atau lewat pertukaran anion (terutama dengan OH-).

      Ketersediaan P optimum pada kisaran pH 6,0-7,0.

      Ikatan adenosin trifosfat (ATP) yang berenergi tinggi melepaskan energi untuk kegiatan bila diubah menjadi adenosin difosfat (ADP).

      H2PO4-cepat bereaksi dengan ion-ion yang lainya dalam larutan tanah untuk menjadi sangat kurang larut atau tidak tersedia bagi tanaman. (Foth, 1994)

Unsur K

      Diserap dalam bentuk Kation K⁺

      Sumber K adalah beberapa jenis mineral, sisa-sisa tanaman dan jasad renik, air irigasi, larutan dalam tanah, abu tanaman dan pupuk anorganik (Sutedjo danKartasapoetra, 1988).

      Kerak bumi mengandung kalium dengan rerata 2,6% sedangkan bahan induk dan tanah-tanah muda umumnya mengandung 2,2,5% K/ha. 95-99% K terdapat pada kisi-kisi tiga jenis mineral utama, yaitu feldspar yang paling lambat lapuk, lalu mika relatif sedang dan liat yang relatif mudah lapuk.

      Mika yang mengalami pelapukan secara perlahan akan berubah menjadi vermikulit yang lebih cepat lapuk akan melepaskan ion-ion K ke dalam larutan tanah.

      Kadar K dalam larutan tanah ini sebagian diserap tanaman/mikrobia, sebagian akan terikat secara lemah pada muatan pertukaran koloidal tanah (fraksi liat tanah atau bahan organik) (K-tertukar). K-tertukar ini kemudian dapatlepas ke larutan tanah atau terikat lebih kuat (K-terfiksasi) pada permukaan dalam koloidal tanah.

      Unsur kalium merupakan unsur yang paling mudah mengadakan persenyawaan dengan unsur atau zat lainnya, misalnya khlor dan magnesium.

      Fungsi (a). mempercepat pembentukan zat karbohidrat dalam tanaman; (b). memperkokoh tubuh tanaman; (c). mempertinggi resistensi terhadap serangan hama dan penyakit dan kekeringan; (d). meningkatkan kualitas biji.

      Sifat K yaitu mudah larut dan terbawa hanyut dan mudah pula terfiksasi dalam tanah.

      Pada dasarnya, kalium dalam tanah berada dalam mineral yang melapuk dan melepaskan ion-ion kalium yang siap tersedia untuk diambil oleh tanaman. Kalium yang tersedia menumpuk dalam tanah dengan rejim ustik atau berkelembaban lebih kering tanpa adanya pencucian.

      Tanah organik terkenal miskin kalium karena tanah tersebut mengandung sedikit mineral yang mengandung kalium (Foth, 1994).Dalam Hakim dkk(1986) juga dikatakan bahwa kalium yang tersedia hanya meliputi 1-2 % dari seluruh kalium yang terdapat pada kebanyakan tanah mineral. Sebagian besar dari kalium tersedia ini berupa kalium dapat dipertukarkan (900%).

      Kalium larutan tanah lebih mudah diserap oleh tanaman dan juga peka terhadap pencucian. Pada keadaan tertentu, misalnya pada pertanaman intensif atau pada tanah muda yang banyak mengandung mineral kalium dengan curah hujan tinggi, kalium tidak dapat dipertukarkan dapat juga diserap oleh tanaman.

Unsur Ca

      Kalsium diambil tanaman dalam bentuk ion Ca2+, berperan sebagai komponen dinding sel, dalam pembentukan struktur dan permeabilitas membran sel. Kalsium rata-rata menyusun 0,5% tubuh tanaman, banyak terdapat dalam daun dan pada beberapa tanaman mengendap sebagai Ca-oksalat dalam sel-sel.

      Kalsium berasal dari pelapukan dari sejumlah mineral dan batuan yang sangat dominan, meliputi feldspar, apatit, limestone, dan gypsum, berbentuk kation bervalensi dua,  tiga bentuk utamanya adalah kation terlarut, kation tertukar dan dalam mineral tanah.

      Mineral sumber Ca meliputi feldspar, apatit, kalsit, dolomit, gipsum dan amphibol,

      Fungsi: (a). pengatur kemasaman tanah dan tubuh tanaman, (b). penting bagi pertumbuhan akar tanaman, (c). penting bagi pertumbuhan kea rah atas dan kuncup, dan (d). dapat menetralisasi akumulasi racun dalam tubuh tanaman. Menurut Mehlich dandrake dalam Sutedjo danKartasapoetra (2002), Ca seperti halnya dengan unsur K berperan mengatur proses fisika-kimia.

      Kekurangan unsur ini akan menyebabkan terhentinya pertumbuhan tanaman akibat terganggunya pertumbuhan pucuk tanaman dan ujung-ujung akar (titik-titik tumbuh), serta jaringan penyimpan. Hal ini sebagai konsekuensi rusaknya jaringan meristematik akibat rusaknya permeabilitas dan struktur membran sel-sel (Hanafiah, 2005).

      Ion Ca menyebabkan dehidratasi, mempengaruhi rumah tangga air tanaman yang sifatnya antagonik dengan ion K.

      Kalsium merupakan kation yang sering dihubungkan dengan kemasaman tanah, disebabkan ia dapat mengurangi efek kemasaman.

Unsur Mg

·         Sumber-sumber Mg yaitu: dolomit limestone (CaCO3MgCO3), sulfat potas magnesium, epsom salt (MgSO4.7H2O), kieserit, magnesia (MgO) serpentin (Mg3SiO2(OH)4, magnesit (MgCO3), biotit, augit, hornblend dan olivin.

·         Kedua unsure ini merupakan kation penyusunan kalsit (CaCO3) dan dolomit (CaMg(CO3)2) yang terkait dengan upaya pengapuran tanah masam.

·         Ketersediaan Ca dan Mg terkait dengan kapasitas tukar kation(KTK) dan persen kejenuhan basa-basa (Ca, Mg, K dan Na) (KB). Kejenuhan basa yang rendah mencerminkan ketersediaan Ca dan Mg yang rendah. Jika dibandingkan, keterikatan Mg pada situs pertukaran kation lebih lemah dibanding Mg. Oleh karena itu, kehilangan lewat pelindian dan defisiensi Mg lebih sering menjadi masalah. Hal ini terkait dengan lebih besarnya BA (berat atom) Ca (= 40) disbanding Mg (= 24).Defesiensi Ca umumnya dijumpai pada kondisi sangat masam dengan kejenuhan Ca rendah. Defesiensi Mg pada jagung yang ditanam\ pada tanah berpasir terjadi jika kadar Mg-tertukar lebih rendah dari 84 kg/ha.

·         Ketersedian unsure Ca identik Mg, karena tinggi pada pH 7,0-8,5, kemudian menurun pada pH dibawah 7,0 maupun di atas 8,5.

·         Magnesium (Mg)Menurut Mehlich danDrake dalam Hardjowigeno (2002) dikatakan bahwa magnesium merupakan komponen zat khlorofil, yang mungkin memainkan suatu peranan dalam beberapa reaksi enzim.

·         Magnesium akan terdapat bebas di dalam larutan tanah dan menyebabkan (a). magnesium hilang bersama air perkolasi, (b). magnesium diserap oleh tanaman atau organisme hidup lainnya, (c). diadsorbsi oleh partikel liatdan (d). diendapkan menjadi mineral sekunder.

·         Ketersediaan magnesium bagi tanaman akan berkurang pada tanah-tanah yang mempunyai kemasaman tinggi. Hal ini disebabkan karena adanya dalam jumlah yang sangat besar mineral liat tipe 2:1. Dengan adanya mineralliat ini maka magnesium akan terjerat antara kisi

Unsur S

·         Unsur sulfur (belerang) merupakan unsur hara makro esensial yang diserap tanaman dalam jumlah yang hampir sama dengan unsur P (0,1% – 0,3%).

·         Unsur ini diambil tanaman dalam bentuk SO42-dan sedikit dalam bentuk gas belerang (SO2) diserap melalui daun dari atmosfer. Bentuk kedua ini dalam jumlah yang sedikit berlebihan telah menjadi racun bagi tanaman.

·         Sumber S: pelapukan mineral tanah, gas belerang atmosfer dan dekomposisi bahan organik.

·         Unsure mobil dalam tanah, sehingga ion sulfat lebih mudah tersedia di dalam tanah dan kemampuan tanaman untuk menyerap gas SO2 secara langsung dari atmosfer (sumber emisi ini melimpah). (Hanafiah 2004)

·         Namun defesiensi unsure ini juga dapat terjadi terutama pada tanah berpasir dan tanah-tanah yang tinggi kandunggan oksida Fe dan Al atau alofan, dan rendah kandungan bahan organik.

·         Ketersediaan unsur S identik dengan kalium, yaitu menurun pada pH di bawah 6,0 dan tinggi pada pH 6,0 ke atas, terkait dengan adanya muatan positif pada koloid dengan menurunya pH, terutama pada tanah-tanah berliat oksida seperti Gibsit dan Goethit yang masing-masing berKTA (kapasitas tukar kation) 5 dan 4 me/100g tanah, juga saedikit pada Kaolinit dan montmorillonit(KTA masing-masing 2 dan 1 me/100g tanah).

·         Belerang (S) terdapat didalam mineral tanah dan dimmobilisasi kedalam senyawa-senyawa tanaman yang penting dan akhirnya tertimbun didalam bahan organik tanah. Belerang, serupa dengan pospor tersedia dalam tanah melalaui pengikisan dan mineralisasi tanaman memperoleh belerangnya dari tanah sebagi sulfat (SO-2), tetapi sebagian diserap melaui daun sebagai SO2. sulfat direduksi dalam tanah yang tergenang menjadi hirogen sulfida (Gas H2S) dan belerang unsur.

·         Namun defisiensi unsur ini juga dapat terjadi terutama pada tanah berpasir dan Ketersediaan unsur S identik dengan kalium, yaitu menurun pada pH di bawah 6,0 dan tinggi pada pH 6,0 ke atas, terkait dengan adanya muatan positif pada koloid dengan menurunnya pH, terutama pada tanah-tanah berliat oksida seperti Gibsit dan Goethit yang masing-masing berKTA (kapasitas tukar kation) 5 dan 4 me/100g tanah, juga sedikit pada Kaolinit dan montmorillonit (KTA masing-masing 2 dan 1 me/100g tanah).

Abu Vulkanik

·         Abu vulkanik ini pada awalnya menutupi daerah pertanian dan merusak tanaman yang ada. Namun dalam jangka waktu setahun atau dua tahun saja, tanah ini menjadi jauh lebih subur. Kesuburan ini dapat bertahan lama bahkan bisa puluhan tahun. Selain itu tanah hancuran bahan vulkanik sangat banyak mengandung unsur hara yang menyuburkan tanah. (Anwas,1994).