570 likes | 942 Views
VII. S, Ca, Mg. Sulfur (S) Kalsium (Ca) Magnesium (Mg). 1 . Pendahuluan. S, Ca, dan Mg unsur hara makro sekunder yang di - butuhkan relatif dalam jumlah besar untuk pertumbuhan tanaman yang baik .
E N D
VII. S, Ca, Mg • Sulfur (S) • Kalsium (Ca) • Magnesium (Mg)
1. Pendahuluan • S, Ca, dan Mg unsurharamakrosekunder yang di- butuhkanrelatifdalamjumlahbesaruntukpertumbuhantanaman yang baik. • S dan Mg dibutuhkanolehtanaman kira2 jumlahnyasamaseperti P, dimanauntukbanyakspesiestanaman Ca dibutuhkan > P. • Reaksi S dalamtanahsangatserupadalamreaksi N, yangmanadidominasiolehfraksiorganikataumikrobialdalamtanah. • Ca2+ & Mg2+ hubungannya dgn fraksi koloid tnh, menunjukkan reaksi yg sama seperti K+.
2. Belerang (S) 2.1. Siklus S • Unsur S sebagianbesarbanyakterdapatdalamkerakbumi, rata-rata 0,06 – 0,10%. • Sumberasal S daritanah : mineral logamsulfida, jikatersingkapterurai, oksida S2-2 menjadi SO4-2 . • SO4-2diendapkansebagaigaram SO4-2dapatlarutdantidakdapatlarutdidaerahberiklimkeringdan semiarid, digunakanolehkehidupanmikroorganisme, berkurangolehmikroorganismemenjdi S-2 atau S0 padakondisianaerob, dan/ataudiangkutmelaluialiranpermukaankelaut
Air lautdiperkirakanmengandung 2.700 ppm SO4-2 , dimana air alami rata-rata dari 0,5 – 50 ppm SO4-2tetapimencapai 60.000 ppm (6%) didanaubergaramdansedimen. • S tanahadadalambentukorganikdananorganik, meskipun ≈ 90% dari S-total dalampermukaantanahberkapuradasebagai S organk. • Larutandanjerapan SO4-2menggambarkan/memainkanperanandenganmudahmenjadi S tersediabagitanaman. • Siklus S dalamsistematmosfer-tanaman-tanahserupadengan N sebagaikomponen gas danperistiwainididalamtanahsebagianbesarberhubungandenganbahanorganik (Gambar.1)
SO2 SO 4-2 SO2 ResiduTanaman& hewan SO2alam& kegiatan manusia SO 4-2 Diangkut Tanaman Volatilisasi Larutan Tanah BAHAN ORGANIK TANAH SO 4-2 Mineralisasi Pencucian SO4-2 Terjerap/Labil S-2 SO 4-2 SO Immobilisasi Gambar 1. Siklus S
2.2. BentukdanFungsi S dalamTanaman • Bentuk S dalamtanaman • S diserapolehakartanamansebagaisulfat (SO4-2 ) jumlah SO2sedikitdapatdiserapmelaluidauntanamandandigunakandiantaratanaman, tetapidalamkonsentrasitinggimenjadiracun. • Tiosulfat (S2O3-2 ) dapatjugadiserapolehakartipikalkonsentrasi S dalamtanaman rata-rata dari 0,1 – 0,5 %. • Kenaikankandungan S padagolonganGraminae < Leguminosae yang mana < Crucyferaedanmenggambarkanperbedaankandungan S daribijiiniberturut-turut: 0,18 – 0,19 %, 0,25 – 0,3 %, dan 1,1 – 1,7 %. • SO4-2berkurangdidalamtanamanmenjadibentuk –S-S dan –SH, meskipun SO4-2terjadididalamjaringantanamandancairan sel.
b. Fungsi S didalamtanaman • S dibutuhkanuntuksintesisdariasam amino cysteine, cysteine, methionin mengandung S, yangmanakomponenesensildari protein terdiridarikira-kira 90% S dalamtanaman. • Kandungansisteindanmethionenmeningkatdenganmeningkatnyakandungan S didalamdaun. • Tanamanakekurangan S mengakumulasi N nonproteinsebagai NH2dan NO3- (Tabel 1). • Rasio N : S dari 9 : 1 sampai 12 : 1 dibutuhkanuntukpenggunaan N efektifolehmikroorganismepemakanrumput-rumputan. • Peningkatanhara S memperkecilrasio N : S danmemperbaikimakananhewan (Tabel 1).
Defisiensi S padasayuran, NO3-diakumulasidalamdaun, mengurangikualitasmakanan. Contoh : NO3-diakumulasidalam lettuce hanyajikatanamanmenunjukkangejalakekurangan S (< 2,5 mg S/g). • Fungsiutama S dalam protein adalahmembentukikatandisulfida (-S-S-) antarrantaipolipeptidadalam protein menyebabkan protein menjadiberlipat. • Rantaidisulfidapentingdalammenentukansusunandankatalitikatausifatstrukturdari protein. • S dibutuhkanuntuksintesiskoenzim A, yangmanaberbelit-belitdalamoksidasidansintesisasamlemak, sinesisasam amino, danoksidasilanjutandarisiklusasamsitrat.
Tabel 1. PengaruhUnsur S TerhadapHasildanKualitasdariRumputKebunBuah-buahan *S digunakanpadatahun 1965 dan 1967, dipanenpadatahun 1968. Digunakan 100 ku N/ha setelahsetiappemotongan. Sumber : Baker at al.,1973, Sulphur Inst. J., 9:15.
S dibutuhkanuntuksintesiskhlorofil (Tabel 2). • S merupakanbagian yang sangatpentingdariferedoksin, protein Fe-S dalamkhloroplas. • Feredoksinmempunyaiperananpenting yang nyatadalamreduksi NO2-dan SO4-2 , asimilasi N2olehbakterinodulaakar, danbakterifiksasi N tanah yang hidupbebas. • S terjadidalamsenyawa yang mudahmenguap yang bertanggungjawabuntukkarakteristik rasa danbaudaritanaman, sebagaiobatluar (operasi) danfamilidaribawang-bawangan. • SO4-2diseraptidakdihambatoleh anion lain (NO3-atau H2PO4-2 , tetapidihambatoleh Cr dan Se.
Jikatanamanmenyeraptiosulfat (S2 O3-2 ), energikurangmungkindibutuhkanolehtanamandalammerubah S2menjadisistein. • S2 O3-2sebagaipupukmungkinmenunjukkanhasil yang menguntungkansebagaisumber SO4-2khususnyapadadosis S rendah.
Tabel 2. Pengaruh Hara S TerhadapKandunganKhlorophyldariKenland Red Clover Sumber : Rending at al., 1968, Agron. Abstr. Annu. Meet., Am. Soc. Agron., p. 109.
2.3. GejalaDefisiensi S • Daunmuda: • berwarna hijau muda sampaikuning. Pertamakaliterjadipadadaunmuda • Uratdaun. Terkadang urat daun berwarna hijau terang dibanding area di antara urat daun • Keseluruhantanaman: • Kecil, kurus, panjang • Berwarnalebihterang • Pematanganbijidanbuahlambat • Pembentukan bintil akar pada tanaman legumberkurang • Jagung: klorosisdiantarauratdaun • Padi: • pembentukanbulirterhambat • jumlah gabah hampameningkat • produksimenurun • Catatan: • Miripdengangejalainfeksioleh virus ataukekurangan Mg • Biasanyaterjadipadatanahberpasir, tanahdenganbahanorganikrendah Ilmu Tanah
Padi Gandum Padi
Gejalakekura Jagung Kubis Tomat
2.4. Bentuk S dalamtanah 2.4.1. S Anorganik • SO4-2 – larutan. • SO4-2mencapaiakarolehdiffusidanaliranmassa. • Dalamtanahmengandung ≥ 5 ppm SO4-2 , kebutuhan S-total darisebagiantanamandapatdisuplaialiranmassa. • Konsentrasi 3 – 5 ppm SO4-2dalamlarutancukupuntuksebagianbesartanaman, meskipunbeberapa (lobak/kanola, alfafa, broccoli, dll) membutuhkan S-larutansangattinggi. • Tanah-tanahdenganbahanorganikrendah, berpasirmengandung < 5 ppm SO4-2 . • Kecualiuntuktanah-tanahdidaerahkeringmungkinmempunyaiakumulasigaram SO4-2 , sebagianbesartanahmengandungkurangdari 10% dari S-total sebagai SO4-2 . • Fluktuasi SO4-2tahunketahundanmusimandapatterjadiakibatpengaruhkonsisilingkunganterhadapmineralisasi S-organik, menurunataumeningkatpergerakan SO4-2dalam air tanah, SO4-2diserapolehtanaman.
Kandungan SO4-2tanahjugadipengaruhiolehaplikasipupukmengandung S danolehendapan SO4-2dalampresivitasidalamirigasi. • Seperti NO3- , SO4-2dapatcepattercucimelaluipenampangtanah. • Peningkatanjumlah air perkolasimeningkatkanpencucianpotensial SO4-2 . Faktor lain yang mempengaruhikehilangan SO4-2secaraalamidarikationdalamlarutan. • Kehilanganpencucian SO4-2akanmenjadilebihbesardengankationmonovalendibandingkandengankationdivalendalamlarutan. • Kehilanganakibatpencucian yang paling sedikitpadatanahmasamdengancukupbesar Al+3dddan KTA terhadapjerapan SO4-2 .
b. SO4-2dijerap • SO4-2dijerapfraksipentingdalampelapukan yang sangattinggi, tanah-tanahdidaerah humid mengandungsejumlahbesaroksida Al/Fe. • Ultisol (Podsolikmerah-kuning) danoksisol (Latosol) mengandungdiatassampai 100 ppm SO4-2dijerapdandapatsecaranyatadapatmenyumbanghara S tanaman. • Kemungkinanmekanismejerapan SO4-2termasuk : *Muatan (+) padaoksida Fe/Al ataupadapermukaanliat, khususnyakaolinit, pada pH rendah. *Jerapanpadakompleks Al (OH)x ; dan *Muatan (+) padabahanorganiktanahdengan pH rendah.
Cadangandari SO4-2dijerappadatanahlapisanbawahhasildaripencucian SO4-2daripermukaantanah, dilaporkanuntuk ≈ 30% S-total lapisanbawahdibandingkandengan ≈ 10% dalampermukaantanah. • Tanamanmenggunakan SO4-2dijerapdalamlapisanbawahtanah, defisiensi S dapatterjadiselamamasapertumbuhan yang cepatsampaiperkembanganakarcukupmenjelajahilapisanbawahtanah. • Tanamanperakarandalam (contohalfafa, semanggi,lespedeza, dll) tidakmenyukaiterhadappenyimpanan S-tersediasementara.
c. Faktor-faktor yang mempengaruhiadsorbsi/desorbsi SO4-2 • Mineral liat. Jerapan SO4-2meningkatdengankandunganliat. Umumnya, jerapan SO4-2padakaolinit > mika > monthmorilonit. Pada pH rendahkejenuhan Al+3tinggi, jerapan SO4-padakaolinit ± = mika > monthmorilonit. • Hidrousoksida. Oksida Fe/Al bertanggungjawabuntuksebagianbesar SO4-2dalamtanah. • Bahanorganiktanah. Peningkatankandunganbahanorganiktanahmeningkatkanpotensialjerapan SO4-2 . • Kedalamantanah. Kapasitasjerapan SO4-2seringlebihbesarpadalapisantanahbawah yang kayaakankandunganliatdanoksida Fe/Al.
pH tanah. Potensialjerapan SO4-2menurundenganmeningkatnya pH (< KTA) danpada pH > 6,0 dapatdiabaikan. • SO4-2larutan. SO4-2dijerapdalamkesetimbangandengan SO4-2larutankemudian SO4-2 larutanmeningkatakanmeningkatkan SO4-2dijerap. • Persaingan anion. SO4-2dipertimbangkanuntukditahansecaralemah, dengankekuatanjerapanberkurangdalamurutansebagaiberikut : OH- > H2 PO4 > SO4-2 > NO3- > SO4-2 . Contoh : H2 PO4-akanmenggantikan SO4-2 , tetapi SO4-2mempunyaipengaruhkecilterhadap H2 PO4- . Cl-mempunyaipengaruhkecilterhadapjerapan SO4-2 . Dari faktor-faktorini, jumlahdantipeliat, pH, bahanorganiktanah, danadanya anion lain mempunyaipengaruhlebihbesarterhadapjerapan SO4-2 .
d. Reaksi SO4-2dengan CaCO3 . • S terjadisebagaipresipitasiikutan (CaCO3 – CaSO4 ) kotorandalamdalamtanah-tanahberkapur. • Ketersediaan SO4-2presipitasiikutandengan CaCO3meningkatdenganmenurunkan pH (CaCO3lebihlarut), berkurangnyaukuranpartikel CaCO3danmeningkatnyakandungankelembabantanah. • Hasilpenggilingancontohtanahberkapurakanmenyumbang SO4-2 yang diperolehpadaekstrasikimia. • Sebagaiakibat S berlebihakandiekstraksiterutamadenganprosedurujitanahdaripadaketersediaanpadakondisilapang.
e. Reduksi S anorganik (S-2dan S0 ) • Sulfidatidakterdapatpadatanahberdrainasebaik. • Padakondisianaerob, tergenang, H2S diakumulasisebagaihasilpelapukanbahanorganikataudaripenambahan SO4-2 . • S-2tidakdiakumulasidalamtanah yang aerob. • Akumulasi S-2terbatasterutamapadadaerah-daerahpantai yang dipengaruhi air laut, dalamkeadaan normal tanahdijenuhi air dipasokbaikdengan Fe. • H2S dilepaskandaribahanorganiksamasekalihampirhilangdarilarutanolehreaksidengan Fe+2membentukFeS, yang kemudianberubahmenjadipyrit (FeS2) • Berwarnagelappadatanah-tanahLautHitamdisebabkanolehakumulasi FeS2.
Jika H2S tidakdiikutidenganpresipitasioleh Fe dan meta lain, inilepaskeatmosfer. • Pengaruhpenggenangandalammenghasilkan H2S padatanahsawahmeningkatpadawaktudanpenambahanbahanorganik. • Sejumlahbesardariakumulasisenyawa S direduksi. Jikadaerahinididrainase, oksidasisenyawa s menjadi SO4-2akanmenurunkan pH menjadi < 3,5oleh reaksi : FeS2 + H2O + 31/2 O2 Fe+2 + 2SO4-2 + 2H+ • S0 , dansenyawa S anorganik lain dapatdioksidasisecarakimiadidalamtanah, tetapiiniumumnyabereaksilambat.
Oksidasibiologi S0meningkatpadatanahaerasibaiksebelumnyadiperlakukandenganmengurangisumber S . • Lajuoksidasi S0biologitergantungpadaaktivitasmikrobiatanah, karakteristiksumber S, dankondisilingkungantanah. f. Faktor-faktor yang mempengaruhioksidasi S0 • Mikrobatanah. Kemampuanbakteridan fungi heterotropikmengoksidasi S0 3 – 37 % daripopulasi total heterotropikdalamtanah. Oksidasi S0terbesardidaerahrhizosfer. Sebagianbesarkelompokbakteri yang mengoksidasi S, terutamabakteriThiobacillus sp, mikroorganisme lain termasuk fungi (contoh :Fusaarium sp),danactinomycetes(Contoh : Streptomycetes sp).
Suhutanah. Peningkatantemperaturtanahmeningkatkanlajupeningkatan S0. Suhu optimum antara 25 dan 400 C. Padasuhudiatas 55 – 600 C aktivitasmikrobiaberkurang. • Kelembabandanaerasitanah. Bakterioksidasi S0sebagianbesaraerob, danaktivitasiniakanturunjika O2kurangpadakeadaantergenang. Oksidasi S0dibantuoleh level kelembabantanahmendekatikapasitaslapang. Turunnyaaktivitasoksidasiketikatanahcepatbasahataucepatkering. Tanah keringmenahankemampuanmengoksidasi S0. • pH tanah. Umumnyamikrobiamengoksidasi S0terjadilebihlebarjaraknyadalam pH tanah. Optimum untukbeberapaThiobacillusseringmendekati pH 2,0 – 3,5 dimana yang lainnyalebihmenyukaimendekatinetralataupadakondisisedikitalkalin.
2.4.2. S Organik • Rasio C : N : S padasebagianbesartanah-tanahberdrainasebaik, tidakberkapurkira-kira 120 : 10 : 1,4. • Perbedaan C : N : S antaradandalamtanahdihubungkanpadakeragamanbahanindukdanfaktor-faktorpembentuktanahlainnya, sepertiiklim, vegetasi, intensitaspencucian, dandrainase. Rasio N : S padasebagianbesartanahantara rata-rata mendekati 6 – 8 : 1. Fraksi S organikberpengaruhterhadapproduksidari SO4-2tersediabagitanaman. • Ada 3 kelompoksenyawa S dalamtanahtermasukS dapattereduksi HI , C diikat S, dan S residu.
1. S dapattereduksi HI S adalah S organiktanah yang direduksimenjadi H2S olehasamhidroiodik (HI). S terjadidalamsenyawa ester danetermempunyaiikatan C-O-S (contoharylisulfat, alkilsulfat, sulfatfenolik, polisakaridasulfat, dan lipid sulfat). S direduksi HI rata-rata antara 27 dan 59% dari S organik. 2. Ikatankarbon-S terjadisebagaiasam amino yang mengandung S (cystinedanmethionine), yangmanajumlahnya 10 – 20% dari S organik total. Bentuk S yang dioksidasitermasuk : Sulfooksida, Sulfonas,danSulfenik, Sulfinik, danasamsulfonik, danjugatermasukdalamfraksi-fraksiini. 3. Adanyaresidu S. S residumenunjukkansisa-sisafraksi s organikdanumumnyamenunjukkan 30 – 40% dari s organik total
MineralisasidanImmobilisasi S - Mineralisasi S dirubahdari S organikmenjadi SO4-2anorganikdanimmobilisasireaksisebaliknya, sepertipadamineralisasi N O2 Asam amino + 2H2O ------------- S-2 + CO2 + CO2 + NH4+ heterotop S-2 S0 + 11/2 O2 + H2O SO4-2 +2H+
Faktor-faktor yang mempengaruhiMineralisasidanimmobilisasi • Kandungandaribahanorganik Rasio C : S dalamresidutanaman : < 200 : 1 mineralisasi 200 – 400 tidakberubah > 400 immobilisasi 2. Suhutanah 3. Kelembabantanah 4. pH tanah 5. Adaatautidakadanyatanaman 6. Waktudanpengolahan 7. Aktivitassulfatase sulfatase R-O-SO3- + H2O --------- R-OH + HSO4-
2.5. Sumber S a. S atmosfer b. S air irigasi c. S organik d. S anorganik e. Unsur S0
3. Kalsium (Ca) 3.1. Siklus Ca • Padatanahmasam, tanah-tanahdaerah humid, Ca+2 & Al+3 berpengaruhterhadap KTK, yangmanapadatanahnetraldanberkapur Ca menempatitempatpertukaranutama. • Ca+2larutandan Ca+2-dd dalamkesetimbangandinamikdanmenyediakan yang utamaketersediaan Ca+2tanaman. Ca+2larutanberkurangolehpencucianataudiseraptanaman, Ca+2akandesorbdari KTK untukresuplai Ca+2larutan (Gambar 2).
ResiduTanaman& hewan Diangkut Tanaman Larutantanah Ca+2 Mg +2 Desorpsi BAHAN ORGANIK TANAH Adsorpsi Telarut Pencucian Persipitasi Ca+2/Mg+2 dapatdipertukarkan Ca+2 Mg+2 Mineral Ca/Mg Mineral liat Gambar 2. SiklusCa&Mg
3.2. Fungsi Ca dalamTanaman • Bagianpentingdaristrukturdindingseltanaman memperkuattanaman. • Berpengaruhterhadappermeabilitasmembransel • Merangsangperkembanganakardandaun • Membantu: • mereduksinitratdlmtnmn • mengaktifkanbbrp enzim dlmtnmn • menetralisir asam2 organik • Esensialutk perkembangan biji kacang • Meningkatkan hasil tnmnscrtdklangsung, yaitudlmmeningkatkandayaprtmbuhanakar, merangsangaktivitasmikrobe, meningkatkanketersediaan Mo, dan serapanunsurharalainnya. • Dibutuhkan dlmjumlah besar oleh bakteri penambat N atmosfir
3.3. GejalaDefisiensi Ca • Ujung daun dan titik tumbuh melunak (Ca tidak dptditranslokasidlmtnmnshg gejala kekurangan akan tampak pada bagian tnmnyg baru tumbuh) • Biladefisiensiberlanjut titiktumbuh (tunas) danujungakar MATI • Batangkurangkuat/lunak (dikarenakanmembranselrusakdankehilangansifatpermeabilitasinya) • Perkembanganakarterhambat: • AkarPendek, tebal, bengkakakar (bulbous roots) • Warnadauntampakhijaugelap (Abnormal) • Gugurnyatangkaidankuncupbunga/buah • Perkembanganbuah-buahandanhasilnyajelek • Busuk tangkai buah pada tnm tomat • Pembentukanbintilakartnmnlegumolhbakteripenambat N berkurang (bintilygtidakaktifberwarnaputihatauabukehijauan, sementarabintilsehatberwarna pink tua).
Defisiensi Kalsium (Ca) Beet Tomat Alfalfa
DefisiensiKalsium (Ca) Selada Ketimun
Bentuk Ca dalam Tanah • Diserap dalam bentuk kation Ca2+ • Berasal dari: • Larutan tanah • Permukaan liat • Media larutan: 100 – 300 ppm Ca • Curah hujan tinggi Ca pertumbuhan terhambat • Ca berlebihan tidak mempertinggi serapan krndikendalikan secara genetik • Serapan Ca Serapan K
Kation kalsium dlm larutan tanah dapat mengalami: • Hilang bersama air drainase: Proses pencucian • Diserap oleh organisme • Dijerap pada permukaan koloid tanah • Diendapkan sebagai senyawa kalsium sekunder
Faktor yang mempengaruhiketersediaan Ca tanah : • Cadangan Ca didalamtanah • Tipe mineral liat • KTK tanah • Persentasekejenuhanbasaterhadap Ca • pH tanah • Bandingan Ca dengankation lain dalamlarutantanah
4. Magnesium (Mg) 4.1. Fungsi Mg dalamTanaman • Bagian dari molekulklorofil • Membantu kinerja enzim yang diperlukan untuk pertumbuhantanaman • Mempengaruhiasimilasi CO2dansintesis protein • Mempengaruhi pH seltanamandankesetimbangankation-anion
4.2. GejalaDefisiensiMg • Daunmenguning kecoklatan, kemerahan, sdgknuratdauntetap hijau • Pertama kali terlihat pada daun tua/bawah (mobil) • Pingirandaunkeriting • Perkembangan buah serta hasilnya menurun • Pd tanah dengan KTK rendah, bila Ca dan Mg tidak seimbang, defisiensi Mg • Bila rasio Ca/Mg tinggi: • Serapan Mg rendah • Bisa terjadi pd tanah dg Mg rendah tetapi dikapur dg kalsit terus menerus slmabbrp tahun • Meningkatkan ketersediaan K dan NH4 dapat menyebabkan defisiensi Mg
ContohGejalaDefisiensi Magnesium(Mg) Gandum Kacang kedelai
ContohGejalaDefisiensi Magnesium Jagung Brokoli Lada Seleri
Defisiensi Magnesium(Mg) Anggur Jeruk Peach Apel
Perbandinganantaratanamansehatdengantanaman yang kekurangan Ca dan Mg -Mg -Ca Sehat
4.3. Sumber Mg • Mineral tanah, bahan organik, Pupuk, dan kapur dolomit
4.4. Perilaku Mg dlm Tanah • Perilaku Mg dl tnh mirip dengan Ca • Scr umum, garam dari Mg lebih mudah larut dibanding dg garam dari Ca • Mg2+ lebih mudah di lepas dibanding Ca pada permukaan kompleks dibanding Ca++).