MK. DASAR ILMU TANAH HUBUNGAN TANAH – UNSUR HARA – TANAMAN Smno.Jrsntnh.Fpub.Febr2013

1. MK. DASAR ILMU TANAH HUBUNGAN TANAH – UNSUR HARA – TANAMAN Smno.Jrsntnh.Fpub.Febr2013 Foto:smno.kampus.ub.febr2013

2. Prosesfotosintesismemerlukanair daritanah

3. CO2 dari Udara Fotosintesis: CO2 + H2O ---- Karbohidrat (Glukosa) Glukosa Pati dan senyawa organik lain dalam buah dan biji Air dari tanah

4. CO2 dari Udara Fotosintesis: CO2 + H2O Karbohidrat (Glukosa) Glukosa Pati dan senyawa organik lain dalam biji Stomata: Pintu lalulintas CO2, O2, dan H2O Air dari tanah

5. Plants develop the tension, or potential, to move soil water from the soil into the 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. Ilustrasitentangpenurunanpotensial air untuksuatutanaman

6. Lingkaran Tanah-Air-Tanaman LTAT mrpk sistem dinamik dan terpadu dimana air mengalir dari tempat dengan tegangan rendah menuju tempat dengan tegangan air tinggi. Air kembali ke atmosfer (evapo-transpirasi) Hilang melalui stomata daun (transpirasi) Air dikembalikan ke tanah melalui hujan dan irigasi Penguapan Serapan bulu akar

7. Unsurhara Mineral dalamTumbuhan TUMBUHAN: • Tumbuhanmensintesissenyawaorganikdarisenyawaanorganikdanunsur-unsur yang tersediadilingkungantumbuhnyanya(autotrophic) • Semuakebutuhanunsurhara C, H, dan O disuplaidandiseraptumbuhandalambentuk CO2, danH2O. CO2 diambildariudaraatmosfir, dan air diserapdaridlaamtanaholehbulu-buluakar • Tumbuhanmenyerapunsurharadaritanah , sehinggajugaberfungsisebagai“soil miners”.

8. Unsur hara Mineral dalam Tumbuhan • Kajianmengenaibagaimanatumbuhanmemperoleh, mendistribusikan, metabolieme, danmenggunakanunsurhara mineral. • “Mineral”: unsuranorganik • Umumnyadiperolehdalambentuk ion-ion anorganikdaritanah • “Nutrient”: senyawa yang diperlukanuntukhidupdandiperlukanuntuksintesissenyawaorganik

9. UNSUR HARA DALAM TANAH BahanOrganiktanah KTK Larutantanah Organismetanah Jerapanpermukaan Mineral tanah

10. UNSUR HARA TANAMAN BERADA DALAM TANAH UNSUR HARA DAN AIR Beradadalam TANAH

11. Klasifikasi unsur hara • Jumlah yang diperlukanatau yang adadalamjaringantanaman • Fungsipentingnyaunsurharadalammetabolisme • Fungsiunsurharasecarabiokimiawi • Mobilitasharadidalamtumbuhan Foto:smno.kampus.ub.febr2013

12. Unsur Hara MAKRO

13. Unsur Hara MIKRO Kadar kecukupanharadalamjaringantanaman

14. Defisiensi Hara • Defisiensiunsurharaterjadikalaukonsentrasiharatersebutmenurunhinggadibawahbataskritisnya • Deficiensisuatuunsurharatertentumemunculkangejala visual yang spesifik, seringkalibersifatkhas, gejala-gejalainimencerminkanfungsiunsurharatersebutdalammetabolismetumbuhan.

15. Defisiensi vs. Kecukupan Hara Zone Toksik Zone Defisiensi Zone kecukupan Pertumbuhanatauhasil (persenmaksimum) Konsentrasikritis Konsentrasiharadlmjaringan ( µmol/g bobotkering

16. Klasifikasihasilujitanah yang menyatakanperluatautidakpenambahanharauntukmeningkatkanhasiltanaman Tingkat Kritis % hasilmaksimum Ujitanah: Sgt Medium/ rendahRendahRendah Optimum TinggiSngtTinggi Tidakadaresponpupuk Responpupuknyata

17. Pola-poladefisiensihara • Lokasigejaladefisiensimencerminkanmobilitasunsurhara • Unsurharadi-redistribusikandalamjaringan phloem • Dauntua = mobil • Daunmuda = immobil

18. Esensialitas unsur hara mineral Essential: Universal untuksemuatumbuhan • – Tidak-adanyamengakibatkansiklushiduptidaklengkap • – Tidak-adanyamengakibatkandefisiensi • – Required for some aspect of mineral nutrition • Beneficial: seringkaliterbatasuntukbeberapa species • – Menstimulirpertumbuhandanperkembangan • – May be required in some species • – Misalnya: Na, Si, Se

19. Esensialitas unsur hara mineral • Adaempatkelompokdasar: • Kelompok I: • Membentuksenyawaorganiktumbuhan • Tumbuhanmengassimilasiunsurharainimelaluireaksibiokimiamelibatkanoksidasidanreduksi • Kelompok II: • Reaksipenyimpananenergiataumempertahanakanintegritasstruktural • Present in plant tissue as phosphate, borate or silicate esters • The elemental is bound to OH group of an organic molecule

20. FungsiUnsur Hara secaraBiokimiawi Klasifikasiunsurharamenurutfungsibiokimianya

21. Esensialitas unsur hara mineral • Kelompok III: • Adadalamjaringantumbuhansebagai ion bebasatau ion yang terikatpadasubstrat, sepertipektindaridindingseltumbuhan • Of particular importance are their roles as • Enzyme cofactors • In the regulation of osmotic potentials

22. FungsiBiokimiaUnsur Hara Mineral Klasifikasiunsurharamenurutfungsibiokimianya

23. Esensialitas unsur hara mineral • 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

24. FungsiBiokimiaUnsur Hara Mineral Klasifikasiunsurharamenurutfungsibiokimianya

25. Mineral fero: Magnetite Fe3O4 Pyrit FeS2 Hasilhidrolisis FeOH+, Fe(OH)2 Mineral feri: Fe hidroksida Fe(OH)3 Goethite FeOOH Hematite Fe2O3 Jarosite KFe3(SO4)2(OH)6 Fe+++ dalamlarutan Fe++ dalamlarutan Besidalamlarutansbg: Fe+++, Fe(OH)2+ dominan Fe+++ khelat Besidalamlarutansbg: Fe++ pH<6.75 FeOH+ pH>6.75 Fe++ khelat Larutan Tanah Eksudattanaman Residutanaman Serapantanamansbg Fe++ Tanaman Fe dalamtanamansebagaikomponen protein, enzim, sel

26. 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

27. Hubunganakar – tanah – hara Fe Akartanaman Pembentukankhelatorganik Larutan Tanah Tanah

28. Partikeltanahdiselimuti air Partikel Tanah Air tersediabagitnm Buluakar Ronggaudara Pertukarankation: Akar dg tanah Penyerapan air danhara mineral

29. Tanah mempengaruhipenyerapanunsurhara • pH mempengaruhipertumbuhanakartanamandanmikrobatanah • Akartanamancocokdengankondisi pH = 5.5 - 6.5 • Pelapukanbatuanpadakondisimasamakanmelepaskanpotassium, magnesium, calcium, san mangane. • Dekomposisibahanorganikmenurunkan pH tanah. • Curahhujandapatmencuci ion-ion dalamtanah

30. pH tanahmempengaruhiketersediaan P tanah P-labilatautersedia Diserapolehoksidahidrous Al, Fe danMn Peningkatanketersediaan P- anorganikdalamtanah Reaksidengan mineral silikat Diserapoleh mineral Ca Perilaku P yang ditambahkanketanah Oklusikimiawiolehoksidahidrous Al, Fe danMn pH tanah

31. Peta Eh-pH untukunsur Fe

32. HubunganTanaman-Tanah-BahanOrganik BiomasaTanaman BiomasaMikroba C-larut Hara larut Residuorganik Dekomposisi CO2 BOT aktif BOT lambat BOT pasif

33. HubunganTanaman-Tanah-Hara Panentanaman Erositanah Bahanorganiktanah Serapantanaman Logamlarut Oksida Fe/Al, Liat, BOT Mineral logam

34. Tanah memepengaruhi penyerapan unsur hara • Partikeltanah yang bermuatannegatifmempengaruhipenyerapanunsurhara • Pertukarankationterjadidipermukaanpartikeltanah • Cations(bermuatanpositif) berikatandenganpartikeltanah yang bermuatannegatif • If potassium binds to the soil it can displace calcium from the soil particle and make it available for uptake by the root

35. HubunganTanaman-Tanah-Hara Kalium Mudahtersedia Tidaktersedia Lambattersedia

36. pH mempengaruhbimuatandipermukaankoloidtanah (mineral liatdanbahanorganik) pH tinggi pH netral Penambahan ion H+ KTK tinggi, KTA rendah KTK Rendah, KTA Tinggi

37. Pelapukan mineral primer Kalium Pelepasan K+ + H2O Kationhidrat Na+, Ca++, H+ Fiksasi K+ - H2O K+ tidaktersedia K+ tersedia Pelapukan

38. Penambahankemasmaantanah (H+) memicupencuciankationbasabersamadgn anion pasangannya Penambahan H+ dariprosespembentukasam Pertukaran 2H+ dengan Ca++ Ca++ Ca++ Anion asam NO3-, SO4=, HCO3-, dll Ca++ Ca++ Ca++ Ca++ Ca++ Ca++ KationTukar Kehilanganpencucian Ca, Mg, K dan Na bersama anion

39. KTK = KAPASITAS TUKAR KATION BahanOrganik PartikelLiat

40. Akar tumbuhan: Route utama bagi acquisition unsur hara • 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

41. Akar menyerap ion-uin hara di area yang berbeda-beda • Ca = Calcium • Daerah ujung • Iron • Daerah ujung (barley) • Atauseluruhakar (tanamanjagung) • 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

42. HubunganTanaman-Tanah-Hara Nitrogen BahanOrganik Ammonium (NH4+) Serapantanaman Nitrit (NO2-) Nitrat (NO3-)

43. Mengapaujungakarmenjadilokasisangatpentinguntukpenyerapanhara?Mengapaujungakarmenjadilokasisangatpentinguntukpenyerapanhara? • 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

44. SIKLUS HARA DI ALAM Pakanternak Pupukkandangketanah Panen Serapanhara Dijualkepasar Residutanaman Unsur Hara Tersedia Mineral danEndapan BahanOrganik Tanah

45. 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

46. AsosiasiMycorrhiza • Not unusual • 83% of dicots, 79% of monocots and all gymnosperms. • Mikorhizaektotrofik • 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

47. AsosiasiMycorrhiza • VAM =Vesicular arbuscularmycorrhiza • Hifatumbuhrapat, didalamakardanmeluaskeluarakarmemasukitanah • After entering root, either by root hair or through epidermishyphae move through regions between cells and penetrate individual cortex cells. • Di dalamselmembentukstruktur oval (vesicles) danstrukturbercabang (arbuscules)tempat transfer hara • P, Cu, & Zn absorption improved by hyphae reaching beyond the nutrient-depleted zones in the soil near the root

48. Unsurharabergerakdari fungi kesel-selakartumbuhan • MikorhizaEktotrofik • Occurs by simple diffusion from the hyphae in the hartig net to the root cells • VAM = Vesicular arbuscularmycorrhiza • 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

49. HubunganTanaman-Tanah-Hara Fosfat

50. Memanipulasitransporunsurharadalamtumbuhan • Meningkatkanpertumbuhandanhasiltanaman • Increase plant nutritional quality and density • Increase removal of soil contaminants (as in phyto-remediation)