KONSEP KESUBURAN TANAH

KONSEP KESUBURAN TANAH
Di dunia ini, tanah dikelompokkan berdasarkan perbedaan jenis bahan induk menjadi tiga ordo yaitu :

• Kelompok tanah pelikan / mineral dengan bahan induk yang berasal dari batuan, terdiri dari : alfisol, aridisol, entisol, inseptisol, mollisol, oksisol, spodosol, ultisol, vertisol.
• Kelompok ordo tanah organik, dengan bahan induk sisa tumbuhan yang terakumulasi pada tempat tertentu, terdiri dari Histosol.
• Kelompok ordo timbunan abu vulkan, terdiri dari alofan.

Hasil peruraian batuan, bahan organik dan abu vulkan adalah senyawa - senyawa kimiawi, selama proses pembentukan tanah terbentuk berbagai paduan senyawa kimiawi yang memungkinkan berkembangnya berbagai ordo tanah. Berdasarkan konsep ini maka tanah merupakan kumpulan senyawa kimiawi dalam berbagai wujud, watak dan perangai hasil peruraian bahan induk tanah dengan melibatkan berbagai proses.

Sebagian komponen kimiawi itu diperlukan oleh jasad hidup untuk tumbuh dan berkembang, keterkaitan sistim tanah dengan jasad hidup khususnya tanaman tidak hanya terbatas pada kemampuannya memasok anasir hara, tetapi juga berperan sebagai medium tumbuhnya.

Jika tanah dipandang sebagai medium tumbuh alami jasad hidup, maka tanah harus dipandang sebagai suatu benda alam dengan bangun dan watak khas seperti terlihat pada penampilan profilnya, penyelidikan profil sangat membantu melihat potensi suatu tanah untuk menjadi tempat tumbuh tanaman.

Tubuh tanah merupakan medium tempat berjangkarnya perakaran tanaman(solum tanah ) sehingga tanaman dapat tumbuh tegak dan kokoh, sebagai wadah dan sumber anasir hara dan air, dan sebagai pengendali keadaan - keadaan lain yang diperlukan untuk menunjang pertumbuhan tanaman.

Produktivitas tanah diberi batasan sebagai kemampuan suatu tanah untuk menghasilkan suatu tanaman yang diusahakan dengan sistim pengelolaan ttt. Produktivitas tanah merupakan perwujudan dari seluruh faktor ( tanah dan bukan tanah ) yang mempengaruhi hasil tanaman. 

Tiga segi yang dimasukkan dalam penyusunan konsep produktivitas tanah adalah :

• Masukan ( sistem pengelolaan ttt )
• Keluaran ( hasil suatu tanaman)
• Tipe tanah.

Suatu tanah dikatakan produktif harus mempunyai azas kesuburan tertentu yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman. Tanah yang subur tidak selalu berarti produktif, tanah yang subur akan produktif jika dikelola dengan tepat, menggunakan teknik pengelolaan dan jenis tanaman yang gayut.

Kesuburan tanah diberi batasan sebagai mutu kemampuan suatu tanah untuk menyediakan anasir hara,pada takaran dan kesetimbangan ttt secara sinambung, untuk menunjang pertumbuhan suatu jenis tanaman pada lingkungan dengan faktor pertumbuhan lainnya dalam keadaan menguntungkan. Telaah keterkaitan anasir hara dengan pertumbuan tanaman dapat dilakukan dengan:

1. teknik seleksi, dapat memberi gambaran tentang anasir hara yang dibutuhkan dan tidak dibutuhkan oleh tanaman untuk menunjang pertumbuhannya.
2. dianalisis secara kuantitatif melalui telaah produksinya (bagian batang, buah,minyak)
3. analisis jaringan tanaman.

Kesuburan tanah adalah masalah setempat dan pemahamannya membutuhkan telaah kasus per kasus supaya dapat diberikan penyelesaian tuntas, sehingga tidak ada kesuburan tanah yang mutlak.

II. Sejarah penemuan hara tanaman.

Herodatus ( 2000 S.M. ) menuliskan, penduduk Mesopotamia memperoleh hasil panen

luar biasa dari bercocok tanam di tanah subur di kawasan yang sering banjir.

Theophratus ( 300 SM ) menyatakan bahwa kotoran wallet yang dibawa air sungai Tigris diendapkan di daerah itu sebagai alluvium subur. Pada masa itu juga sudah diketahui bahwa bercocok tanam secara sinambung akan menurunkan produktivitas tanah. Penambahan pupuk kandang atau limbah pertanian ke tubuh tanah dapat memulihkan kesuburan tanahnya.

Theophratus juga mengatakan bahwa tanah miskin perlu pemupukan banyak, tanah subur hanya membutuhkan sedikit pupuk, tanaman yang memerlukan hara banyak juga memerlukan banyak air. Urutan dari yang unggul pada kotoran adalah : kotoran manusia-à kotoran babi à kambingà domba à sapi à kuda.

Homer ( 300 SM ) telah mengenal usaha pemakaian pupuk kandang bagi tanaman anggur, pupuk kandang yang diberikan dikomposkan dulu.

Disimpulkan bahwa air adalah hara

Berdasar pekerjaan Van Helmont, Boyle, glauber dan Mayow th 1699, john Woodward mencoba menanam spermint, sejenis sayuran disuatu medium yang dilimpahi air berasal dari berbagai sumber, hasil penelitian memperlihatkan bahwa semakin tidak murni air yang dipakai, , pertumbuhan sayuran semakin baik, Dia berkesimpulan bahwa sayuran tidak terbentuk dari air. Tapi suatu bahan tanah ttt yang dibawa hujan, air sungai atau salju yang akhirnya akan digunakan tanaman.

Penelitian prinsip tetumbuhan semakin maju setelah ditemukannya cara penyidikan yang memuaskan, yaitu melalui percobaan pot dan analisis tanaman. Salah satu pakar pemula pengguna teknik di atas adalah : J.G. WALLERIUS (± 1761)seorang professor kimia dari upsala. Hasil analisisnya terhadap jaringan tetumbuhan menunjukkan bahwa humus merupakan sumber makanan tetumbuhan, sedangkan konstituen tanah lainnya hanya merupakan instrumental yang memungkinkan bahan makanan itu dicampur, dilarutkan dan diencerkan sehingga dapat masuk ke tubuh tanaman. Bahan kapur dan garam sangat membantu melarutkan bahan humus, sedangkan lempung mampu mempertahankan kekentalan humus dan mencegahnya terbasuh oleh air hujan.

THEODORE DE SAUSSURE ( 1804 ) meletakkan dasar - dasar penelitian kuantitatif fisiologi tetumbuhan dan telah menjadi konsep anutan BOUSSINGAULT, LIEBIG, LAWES DAN GILBERT. De SAUSSURE menanam tanaman di udara atau dalam campuran udara dan karbondioksida serta mengukur pertukaran gas melalui analisis eudiometrik dan perubahan – perubahan di dalam tanaman akibat karbonisasi. Melalui teknik ini De SAUSSURE berhasil menunjukkan bahwa pernapasan tetumbuhan akan menyerap oksigen dan membebaskan karbondioksida, sedangkan peruraian karbondioksida dan pelepasan oksigen berlangsung dalam keadaan ada cahaya, Karbondioksida ini sangat penting bagi kehidupan tanaman.jika dihilangkan dari udara disekililingnya menyebabkan tanaman mati.

Jika dilakukan pembandingan bahan kering yang diperoleh dari sumber di atas

( karbon dan oksigen ) dan takaran bahan yang dapat masuk melalui akar, walau takarannya sedikit, bahan - bahan dari tanah itu harus tetap ada supaya tanaman tetap hidup. Bahan - bahan penunjang hidup yang berasal dari tanah itu mencakup : nitrogen, kalium dan komponen abu. BOUSSINGAULT berhasil membuktikan bahwa pergiliran tanaman tidak memiskinkan tanah.

LIEBIG. Juga berpendapat bahwa nitrogen diambil dalam bentuk amonium dari tanah,pupuk kandang atau udara Supaya tanah tetap subur, disarankan memberikan pupuk kandang ke tanah setelah panen. pemikiran ini mendorong LIEBIG membuat pupuk buatan dan mengklaim hak patennya.Pendapat LIEBIG lainnya yang banyak dianut oleh para pakar dan kemudian dikenal sebagai Hukum Minimal LIEBIG adalah bahwa hasil tanaman dilapangan akan menurun atau meningkat sebanding dengan penurunan atau penambahan bahan pelikan hara yang terkandung dalam pupuk. kekahatan suatu hara penting akan mengganggu pertumbuhan tanaman itu walau hara lainnya tersedia cukup.

L. GRANDEAU ( 1872 ) mendukung konsep humus yang memegang peranan penting dalam pemasokan karbon bagi tanaman,dia juga menyatakan bahwa karbondioksida di udara merupakan satu - satunya sumber karbon bagi tanaman.Hidrogen dan oksigen diserap dari air, sedangkan nitrogen berasal dari ammonium. Alkali - alkali diperlukan tanaman untuk menetralkan asam - asam hasil proses - proses penting tanaman . Fosfat penting bagi pembentukan biji, dan potassium silikat penting bagi pertumbuhan rerumputan dan padi – padian. Tanaman juga menyerap segala bahan larut dari tanah dan jika tidak diperlukan akan diekskreasikan melalui akar.

Pengujian peranan anasir hara minor sebagai hara esensial tanaman tinggi dilakukan sejak tahun 1922, meliputi anasir hara mangan, boron, seng, tembaga dan molybdenum. mangan dinyatakan pertama kali sebagai anasir hara esensial oleh Mc ARGUE pada tahun 1922, Pakar ini mendemonstrasikan kepentingan Mn bagi pertumbuhan tanaman.

Pengujian menggunakan tanaman broad bean oleh WARINGTON pada tahun 1923 memperlihatkan bahwa boron (B) merupakan hara esensial bagi tanaman tinggi. Penelitian ini dilakukan setelah penemuan keesensialan anasir boron pada tanaman gandum ( Zea mays L ) di Prancis oleh MAZE(1914.).

Pada tahun 1863 dan 1869, REULIN memperlihatkan arti pentingnya seng ( Zn ) dalam pertumbuhan fungi pada biakan buatan. tahun 1914, JAVALLIER memperoleh hasil serupa pada jasad Aspergillus niger, wheat,oat, jagung, lupin dan pea, dan baru tahun 1914, P MAIZE menyatakan anasir Zn sebagai anasir hara esensial bagi tanaman tinggi, Tahun 1932, CHANDLER HOAGLAND dan HIBBARD membuktikan ke esensial Zn bagi berbagai pohon buah-buahan, dan penelitian arti pentingnya Zn pada pohon Tung dilakukan oleh ALBEN, COLE dan Lewis pada tahun 1932.

BORTELS pada tahun 1930 mencatat arti pentingnya molybdenum (Mo) bagi kehidupan jasad renik Azzotobacter dan sampai tahun 1936 telah dicobakan ke berbagai tanaman tinggi. Namun baru tahun 1939 ARNON dan STOET memastikan bahwa Mo ini termasuk anasir hara esensial, setelah dilakukan pengujian pada tanaman tomat dalam biakan air. Penelitian pada tanaman obat dilakukan PIPER ( 1940 ), Lettuce dan Mustard ( ARNON 1941 ), benih plum ( HOAGLAND 1941) Anabaena dan Nostoc ( BORTEL, 1940) dan baru pada tahun 1942 ke esensialan molibdenun ini teruji di lapangan setelah penemuan A.J.ANDERSON pada tanaman subterranean clover (Trifolium subterraneum ) dan Alfalfa ( Medicago sativa ) di Australia.

Peranan besi ( Fe) telah diamati sejak tahun 1844 oleh GRIS. Tanaman yang kekurangan pasok Fe mengalami kegagalan membentuk klorofil dan mengalami klorosis. Tahun 1860, SACHS menyatakan anasir Fe sebagai anasir hara esensial bagi pertumbuhan tanaman tinggi.

III.FAKTOR TUMBUH TANAMAN

Tanaman tingkat tinggi mempunyai kebutuhan primer, yaitu Matahari, udara, air dan tanah.

Matahari, hanya 25 % energi matahari yang sampai ke permukaan bumi, dan bumi selanjutnya meradiasi kembali sebagian dari panas itu dengan panjang gelombang lebih panjang.

Mulsa plastik

Suhu berpengaruh terhadap aktifitas metabolisme akar, metabolisme ion – ion, mempengaruhi kepekatan protoplasma dan pertukaran pada permukaan akar , peranan cahaya terutama membuka dan menutupnya stomata, bila stomata membuka maka CO2 masuk sampai ke perenchym dan berfungsi untuk fotosintesa.

Kebutuhan suhu / cahaya berbeda antara tanaman satu dengan lainnya. Yang dipengaruhi oleh panjang hari penyinaran adalah : produksi bunga, umur berproduksi, jumlah cabang, dormansi, kepekaan terhadap parasit dan susunan kimia.

Perubahan suhu tanah pada suatu kedalaman tertentu, biasanya cukup besar selama 24 jam, perubahan berkurang dengan bertambah dalamnya tanah. Perubahan suhu mempunyai pengaruh terhadap tersediaanya unsur hara, serta penyerapan unsur dan air.

Dalam pemuliaan tanaman sering diperlukan penambahan cahaya buatan yang berfungsi untuk memperpendek umur tanaman dan mempercepat pertumbuhan tanaman, penyinaran lampu dapat berfungsi menyeragamkan tanaman.

UDARA, diperlukan tanaman baik di dalam maupun dipermukaan tanah. mengisi pori – pori yang tidak ditempati air. Pada tanah kering, udara menempati hampir seluruh ruang pori-pori kira – kira setengah dari volume tanah. Pada tanah tergenang air menempati seluruh ruang pori (an aerobik ) terjadi kekurangan oksigen sehingga mengurangi perkembangan akar tanaman kecuali padi.

AIR, penyerapan lengas oleh vegetasi diatas permukaan bumi lebih banyak dikendalikan oleh ketersediaan air, daerah dengan curah hujan dan hari hujan tersebar rata sepanjang tahun akan menunjang vegetasi yang lebat. Keberhasilan usaha pertanian sangat ditentukan oleh sampai seberapa jauh kita dapat menduga ketersediaan air dalam tanah bagi tanaman sepanjang masa pertumbuhannya, hal ini ditunjukkan dengan kenampakan muka lahan yang berbeda, yaitu adanya gurunà savanaà prairieà hutan yang merupakan indentifikasi ketersediaan lengas tanah yang berbeda – beda.

Air tersedia : merupakan kondisi air antara kapasitas lapang sampai titik layu.

Kapasitas lapang: kondisi air tanah setelah air yang jatuh dari hujan bergerak karena gaya grafitasi.

Titik layu : kondisi air tanah yang menyebabkan tanaman terus menerus dalam keadaan layu.

Air yang dapat diserap tanaman tergantung jumlah air yang tersedia dalam tanah, maka pertumbuhan tanaman akan dikendalikan oleh berapa banyaknya air dapat diserap dari tanah.

jumlah air yang dapat ditahan tanah adalah tetap dan tergantung dari bahan organik, tekstur dan macam lempung

TANAH, sebagai sumber unsur hara dan juga berfungsi untuk mengatur suhu tanah menyediakan air, selain tempat berjangkarnya akar sehingga tanaman dapat berdiri tegak., tekstur tanah menentukan kemampuan tanah memegang air dan unsur hara tanah.

IV. PERGERAKAN HARA DI DALAM TANAH

Untuk mencapai akar, hara dapat bergerak melalui tiga mekanisme yang meliputi :

• Aliran massa ( mass flow )
• Difusi ( diffussion )
• Intersepsi akar atau pertukaran melalui persinggungan / kontak langsung.

1. Aliran massa. Merupakan pergerakan unsur – unsur hara atau ion – ion yang terangkut bersama air dalam proses aliran karena transpirasi, jadi bersama – sama air karena ada perbedaan tekanan air dengan atmosfir sehingga air bergerak dalam tanaman yang menyebabkan terangkutnya unsur – unsur hara seperti K, Ca, NO3 sulfat dan Magnesium ke akar dari daerah yang jauh dari jangkauan akar. Proses ini penting peranannya untuk ion – ion yang konsentrasinya tinggi dalam larutan tanah, misalnya NO3 – dan Ca+ + .

2. Diffusi, merupakan transportasi nutrien atau ion – ion yang terjadi karena adanya pergerakan panas akibat adanya perbedaan konsentrasi ( dari lingkungan yang berkonsentrasi tinggi ke rendah ), maka jarak tempuh dari larutan tanah ke akar sangat berperan.

Diffusi

Larutan ------------------------- > akar

( konsentrasi tinggi) ( konsentrasi rendah )

Pada umumnya laju diffusi merupakan faktor yang berperan terhadap pergerakan ion – ion tertentu ke permukaan akar,misalnya : NO3 , K+ , H2 PO4 – terutama ion fosfat laju difusinya sangat lambat.

Mekanisme ini sangat penting bagi unsur – unsur yang terfiksasi kuat dalam tanah.

Pada penjelasan di atas, seperti aliran masa dan difusi bekerja secara terpisah,akan tetapi pada kenyataannya proses ini biasanya terjadi secara bersamaan.

3. Kontak langsung ( pertukaran kontak / intersepsi ) merupakan pergerakan unsur hara atau ion dari komplek pada tanah, langsung ke permukaan akar ( dinding sel akar ) tanpa melalui fase larutan. Hal ini dimungkinkan karena akar juga mempunyai kapasitas pertukaran kation ( KPK ) sehingga ion – ion terikat pada permukaan sel akar, mempunyai kemungkinan dapat tertukar langsung dengan ion – ion yang terikat pada lempung dan bahan organik tanah.

Intersepsi hara, akar tanaman akan lebih banyak mengintersepsi hara dalam suasana lembab dari pada bila akar tumbuh dalam suasana kering. pada suasana lembab perakaran tanaman lebat, hal ini sangat penting bagi serapan Ca dan Mg.

1. Aliran massa

2. Diffusi

3. Kontak langsung

4. Replenishment (diganti oleh komplek pertukaran)

5. Particles diffusi ( diffusi pada partikel lempung ) Semua faktor yang mempengaruhi pergerakan hara juga menentukan berapa besarnya dari hara yang disumbangkan. Biasanya akar tidak memperoleh cukup P dan K melalui aliran massa, melalui diffusi akar akan menyerap hara sekitarnya dan terciptalah suatu selisih konsentrasi hara tertentu, hara di sekitarnya akan berdiffusi ke daerah ini, diffusi berlangsung melalui selaput air yang ada, maka kecepatan diffusi sangat ditentukan kadar air dalam tanah.Dari ke tiga mekanisme tersebut diffusi merupakan yang terpenting, besarnya koefisien diffusi menentukan berapa jauhnya suatu hara berdiffusi ke arah akar dan untuk suatu jarak tertentu koefisien ini menentukan jumlah hara yang dapat diserap tanaman dalam suatu masa pertumbuhan. Besarnya koefisien diffusi dipengaruhi tiga parameter,yaitu :

De = Dw f @ 1/b

@ = persen isi air

F = Faktor kesukaran lintasan diffusi

b = Kapasitas penyangga.

Dw = Koefisien diffusi suatu hara dalam air

De = besarnya koefisiensi diffusi

Dari persamaan tersebut, dapat dilihat bahwa menaikkan kadar air atau persen isi air secara langsung menaikkan diffusi, yang berarti menaikkan kadar air tanah akan meningkatkan efisiensi pemakaian dari pupuk yang ditambahkan. Akan tetapi turunnya kapasitas penyanga yang dibarengi dengan naiknya jumlah hara dalam larutan air tanah, menyebabkan hara itu menjadi peka terhadap pencucian.

Akar Tanaman

komplek pengikatan –( adsorption fixation ------------------------------------------à Komplek pelepasan complexes ( release complex )

Komplek cadangan

Merupakan komplek bekal. Dikatakan komplek bekal karena pada komplek ini ( cadangan )

akan mengalami pelapukan sejumlah mineral sehingga menjadi unsur yang dapat tersedia bagi tanaman, meskipun prosesnya lambat tetapi juga penting dalam penyediaan hara yang panjang dan komplek ini berada dalam keseimbangan.

Komplek Fiksasi

Menyangkut pengikatan hara oleh zarah padat tanah menjadi bentuk yang sukar tersedia bagi tanaman. Sukar tersedia artinya bukan tidak tersedia tetapi tersedianya sangat lambat, seperti penyematan P dan K dalam tipe mineral 2 : 1 ( mika ) dan Fiksasi Cu oleh bahan organik.

Komplek Immobilisasi

Merupakan perubahan dari bentuk inorganik ke bentuk organik seperti adanya mikrobia tanah yang mengambil ion dari dalam tanah dan menyediakannya sebagai penyusun tubuhnya sehingga tidak tersedia bagi tanaman, Jadi disebut perubahan inorganik ke organik.

Misalnya unsur N, unsur N mineral ( N03 , NH4 ) dapat berubah menjadi N organik sebagai penyusun jaringan mikroorganisme tanah.

Tetapi ada juga istilah imobilisasi,dimana unsur – unsur hara berada pada posisional

( positional ) yaitu letaknya tidak dapat dicapai oleh akar, Bentuk ini misalnya P terselubung 

( oclcareous soil), dimana Zn sering terselubung oleh carbonat-carbonat. Maka hal ini akan berpengaruh terhadap nilai asli dalam proses ekstraksi. Jadi hasil ekstraksi tidak sama pada kondisi asam dengan basa. 

Proses pertukaran dari ketiga tingkatan itu adalah bersifat dinamis seimbang ( dinamis aquilibrtium ) Sisi kiri sebagai komplek ikatan dan kanan disebut sebagai komplek pelepasan ( relesase ).

Dalam komplek larutan biasanya dijumpai suatu ion yang dominan. Dalam akar hara – hara dapat berasal dari pergerakkan melalui tiga mekanisme yang telah disebutkan terdahulu.

Antar komplek terjadi keseimbangan yang dinamik,Penyedian hara tersebut berhubungan dengan dua aspek.:

(a) Quantity Aspect or Capasity ( Q )

Yakni jumlah hara yang secara potensial tersedia untuk tanaman dalam waktu tertentu.

(b)Intensity aspect ( I)

Aspek intensitas atau intensity aspect merupakan jumlah unsur hara yang berada dalam fase larutan atau konsentrasi hara dalam larutan tanah. 

Antara kuantitas (Q) dan intensitas (I) ini dihubungkan oleh laju pelepasan hara

( replenishment rate ) Misal : tanaman yang butuh P lebih besar dibandingkan dengan P yang dilepaskan dari dalam tanah.

Kita ketahui bahwa akar tanaman bergantung pada faktor intensitas pada penyerapan hara, Dari faktor intensitas ini diatur oleh apa yang disebut Pool yang goyah ( labile pool ) dari unsur hara yang jumlahnya jauh lebih besar.

Umumnya yang disebut labile pool adalah hara yang mudah tertukarkan ( easily exchangeable nutrient ) dan ini merupakan komponen utama dari faktor kuantitas, walaupun ada situasi dimana pelepasan hara dari bentuk - bentuk yang tersedia dapat merupakan pasokan ( supplay) yang cukup penting dari unsur hara.

Peranan dari komplek cadangan, fiksasi dan immobilisasi ini terhadap penyediaan hara sangat bergantung kepada faktor-faktor. Lingkungan (pH, jenis hara dan jenis ion, suhu tanah, aerasi dan kelembaban).

V. STATUS UNSUR HARA

Unsur hara ada yang termasuk esensial dan nonesensial.

Arnon, 1950, mengajukan yang termasuk esensial sebagai berikut :

1. Tanaman harus tidak dapat melengkapi daur hidupnya bila unsur tersebut tidak ada.
2. Peranan atau efek unsur tersebut harus khas ( spesifik ) dan tidak dapat diganti oleh lainnya, sifat ini tidak mutlak, karena ternyata ada unsur hara yang dapat digantikan secara partial, misalnya :K dapat diganti oleh Na.
3. Efek unsur tersebut dalam tanah harus langsung ( directeffect ) misalnya : Si dapat memperkuat resistensi tanaman

Graham, 1975, memperjelas kriteria esensial sebagai berikut :

• Apabila elemen dibuang, pertumbuhan tanaman dihambat.
• Apabila elemen disuplai kembali, pertumbuhan kembali proporsional dengan sejumlah element yang disuplai tersebut.
• Apabila pertumbuhan sangat terhambat, karakteristik gejala defisiensi tampak
• Tidak adanya suplai nutrisi, mengakibatkan siklus hidupnya tidak sempurna.
• Fungsi biokimia secara spesifik pada elemen tersebut harus ada dan fungsinya tidak dapat sepenuhnya diganti oleh elemen lainnya.

ELEMEN ESENSIAL BENDA HIDUP adalah :

C, H, O ( dari udara dan air)

N, P, K, Ca, Mg, S, Fe., Mn, Zn, Cu, Cl, Mo.

Sedangkan yang esensial bagi tanaman tingkat tingggi adalah :

B, Co, Na, Rb, V, Si, Se, dan Al

Jadi secara keseluruhan terdapat 16 elemen yang diakui sebagai elemen esensial. Sedangkan 6 atau 7 termasuk nutrisi Fungsional. Nutrisi fungsional adalah elemen yang tidak mempunyai lima kriteria esensial yang dikemukakan oleh GRAHAM (1975), sehingga dapat dikatakan unsur hara fungsional adalah unsur hara yang berfungsi dalam metabolisme tumbuhan tanpa menghiraukan apakah peranannya khusus atau tidak.

Kebutuhan kuantitatif unsur hara dibedakan menjadi tiga golongan.

I.Unsur hara makro, yaitu unsur hara yang konsentrasinya di dalam jaringan tanaman >0,1 % dari berat kering, yaitu :

- C, H, O

- N, P, K, Ca, Mg, S dan Na dan Si.

II. Unsur hara mikro, merupakan unsur - unsur hara yang dibutuhkan tanaman dalam jumlah relatif sedikit, biasanya konsentrasinya dalam jaringan tanaman < 0,01 % ( 100 ppm ) yaitu :

- Fe,Mn, Zn,Cu, Mo, B, Cl, dan Co

III. Unsur Toxic ( meracun ), dapat memberikan efek meracun tanaman atau dianggap sebagai limbah industri,misalnya :

- Fe, Mn, Cu, B, Zn dapat meracun tanaman bila berlebihan

- F, Al, Ni, Pb, Cd sering ditemukan dalam limbah industri.

- Br, J,Cr, Se, juga dapat meracun tanaman.

KONSENTRASI KRITIS ( critical ) yaitu konsentrasi dalam jaringan yang paling rendah untuk mencapai pertumbuhan maksimum / mendekati maksimum,yang memisahkan antara daerah respon ( tanggap) dan daerah kecukupan hara, dimana tanaman tidak akan tanggap terhadap pemberian hara yang bersangkutan, Hal ini dapat dijadikan indikator dari status keharaan / penambahan unsur hara.

Konsentrasi hara dalam jaringan tanaman ( berat kering )

Gambar : kurfa hubungan konsentrasi hara dengan pertumbuhan dari tanaman

Keterangan A = Konsentrasi kritis

B = Daerah defisiensi / respon

C = F = transisi

D = 90 % digunakan untuk pertumbuhan

E = Konsumsi mewah ( sufficiency zones )

G = keracunan 

Titik toksisitas ( toxicity point critical leaveas) :

Merupakan konsentrasi hara dalam jaringan, dimana tanaman telah terjadi keracunan dari unsur tersebut. 

Sufficiency zone : penyerapan hara tetap jalan, tetapi tidak menunjukkan peningkatan hasil.

Jumlah unsur hara yang perlu ditambahkan tergantung status hara, jenis tanaman dan jenis tanah. Secara umum dianggap bahwa konsentrasi kritis merupakan ukuran yang baik tentang kebutuhan hara, namun untuk unsur – unsur yang immobil, konsentarsi hara ini tidak merupakan indikator yang baik, karena ada perbedaan yang besar antara daun yang tua dengan yang muda, sehingga kalau kita megambil daun yang tua sebagai contoh untuk analisis jaringan maka konsentrasi dalam daun – daun tersebut bisa saja tinggi namun tanaman juga mengalami kekahatan unsur tersebut misal unsur Ca yang bersifat immobil dalam tanaman.

Masalah konsentrasi kritis ini tidak semuanya memuaskan, karena bisa saja konsentrasi hara dalam jaringan tidak sepenuhnya menunjukkan kebutuhan haranya, jadi bisa saja unsur hara berada dalam jaringan sel tetapi tidak berada dalam situs – situs fungsi yang dibutuhkan, sehingga ada istilah : Fungsional nutrient ( berapa yang dibutuhkan tanaman untuk menjalankan fungsinya, tapi hal ini masih sulit untuk ditetapkan.

Untuk keperluan penelitian ada istilah), YFEL (youngest fully expanded leaf yaitu merupakan indikator hara tanaman ( daun ke 3 atau ke 4 dari pucuk tangkai ) yang digunakan untuk analisa jaringan, untuk mengetahui kadar unsur yang ada dengan anggapan mempunyai umur fisiologis sama.

HUBUNGAN ANTARA LARUTAN TANAH DENGAN KETERSEDIAAN UNSUR HARA DI DALAM TANAH

Unsur Gejala defesiensi unsur hara ada dua macam .

1.Gejala pertumbuhan / morfologis, yaitu perubahan ukuran, bentuk, keadaan batang / akar.

2.Gejala visual, yaitu perubahan warna, nekrosis, klorosis, becak dll.

Berdasarkan konsep mobilitas, maka gejala defisiensi hara dari tanaman dapat terjadi pada :

• Pada jaringan muda / daun muda à unsur immobil
• Pada jaringan tua / daun tua -à unsur mobil
• Daun-daun intermediet

hara yang akan diserap oleh akar ditentukan oleh semua faktor yang mempengaruhi ketersediaan unsur hara sampai unsur tersebut berada dipermukaan akar, faktor tersebut adalah :

• Faktor yang mempengaruhi ketersediaan unsur hara di dalam tanah.
• Pergerakan menuju ke permukaan akar.

1. Faktor yang mempengaruhi suplay ketersediaan unsur hara di dalam tanah ada tiga faktor :

a. Suplai dari fase padat

b. pH tanah

c. Suplai air.

a.Suplai dari fase padat 

Kemampuan tanah untuk mengatur suplai ketersediaan unsur hara dari fase padat bervariasi tergantung jenis unsur haranya, ada tiga faktor yaitu :

• Jerapan atau permukaan tukar kation dan anion 
• Lambatnya ketersediaan unsur hara didalam larutan garam.
• Bahan organik.

Ad. 1.Laju pelepasan ion mineral dari komplek jerapan atau permukaan tukar bervariasi dan tergantung pada ikatan dalam permukaan tersebut, Kation dipegang oleh kekuatan elektrostastik sehingga mudah digerakkan kembali ke fase cair, Ion yang dijerap oleh permukaan tukar, seperti P lebih sulit diserap kembali ke dalam larutan tanah, kecepatan kembalinya serapan ion pada umumnya lebih lambat dari pada reaksi serapan oleh tanaman, dengan kata lain suplai ion untuk tanaman dari sumbernya prosesnya berjalan lambat.

Ad. 2. Konsentrasi kation didalam larutan tanah, misalnya Fe, Co, Mn, dan Zn diatur oleh melarutnya garam – garam yang sangat lambat, misalnya Zn, Si, O3 , komplek oksidasi atau hidroksida atau metalik. Laju melarutnya suatu bahan tidak sama seperti pada substansi atau bahan murni, karena mereka seringkali terjadi sebagai campuran kristal dan rendahnya laju jerapan dan bahan koloid.

Ad. 3. Unsur hara yang dilepas ke larutan tanah melalui mineralisasi bahan organik,bahan organik berasal dari residu tanaman , pelapukan bahan tanaman, bangkai binatang atau kotorannya dan bahan – bahan yang berasal dari makro organisme tanah, apabila bahan organik dikembalikan atau ditambahkan ke tanah maka mengalami penguraian dan akan dilepas unsur – unsurnya ke tanah, Jasad pengurainya baik mikro maupun makro flora dan fauna yang ada didalam tanah, Jenis unsur hara yang dilepas ke larutan tanah tergantung dari kandungan mineral bahan organik tersebut, unsur hara makro misalnya N,P dan S yang dilepas selama mineralisasi untuk sementara waktu maka bergabung dengan kompleks nutrisi mikro dalam bentuk yang nantinya dapat tersedia bagi tanaman dan tanah pencucian, Faktor – faktor penting yang mempengaruhi laju mineralisasi adalah faktor yang mengatur aktivitas biologi seperti suhu, air atau kelembaban tanah dan aerasi tanah.

b.pH Tanah

Tersedianya unsur hara sangat erat hubungannya dengan pH, Faktor yang mengatur ketersediaan unsur hara yang berbeda pada pH yang berbeda adalah kompleks, secara umum ketersediaan maksimum pada kisaran pH 6,0 sampai 7. Pada pH yang rendah ketersediaan N, P,K, S, Ca, Mg dan Mo sangat rendah, sedangkan pada pH yang sangat tinggi P, K, S serta Mo cukup banyak tersedia . Aktivitas biologi didalam tanah juga dipengaruhi oleh pH tanah. Pengaruhnya di dalam kecepatan penguraian bahan organik pada pH sekitar 6-7, mikroorganisme tanah paling aktif menguraikan bahan organik dan membantu cepatnya ketersediaan unsur hara di dalam tanah.

pH optimum untuk pertumbuhan sebagian besar tanaman berkisar pada pH 6-6,5 akan tetapi spesies tanaman yang berbeda mempunyai perbedaan kebutuhan elemen esensialnya, walaupun tanaman dapat tumbuh pada pH diluar kisaran pH optimumnya, tetapi tidak dapat mencapai hasil yang tinggi., dibutuhkan usaha ekstra seperti pemupukan unsur hara, pengapuran, usaha ini dibutuhkan untuk mengkompensasi unsur hara yang berada dalam jumlah rendah.

c. Suplai Air

Status air tanah berpengaruh terhadap ketersediaan unsur hara bagi tanaman, Pada kandungan air tanah yang rendah dapat mengakibatkan rendahnya konsentrasi unsur hara yang ada didalam larutan tanah, sebagai contoh, berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan oleh Slamet Setyono dan Soemarno ( 1981) pada berbagai jenis tanah yaitu Latosol coklat kemerah – merahan, latosol coklat ke abu-abuan, regosol coklat keabu-abuan dan mediteran coklat ke merah-merahan diberi perlakuan berbagai status air tanah dan P, Beliau – beliau memperoleh fakta bahwa ketersediaan P di dalam tanah makin tinggi dengan makin banyaknya P dan kandungan air tanah selama masa inkubasi.

2. Pergerakan unsur hara dari larutan tanah ke permukaan akar.

Akar tumbuh menjelajah tanah dan mereka tumbuh menuju ke daerah yang larutan tanahnya mengandung unsur hara yang dapat ditransportasikan ke permukaan akar. Transportasi unsur hara dari larutan tanah ke permukaan akar dengan dua cara, Yaitu aliran massa dan diffusi, sedangkan absorbsi / kontak langsung terjadi pada unsur hara didekat permukaan akar.

Laju serapan unsur hara oleh akar tanaman secara tidak langsung dipengaruhi oleh besarnya unsur hara yang dapat dipertukarkan didalam larutan tanah, sedangkan secara langsung dipengaruhi oleh kadar air tanah, kemiringan perubahan isoterm dan koefisien difusi ion didalam larutan tanah, kerapatan akar, koefisien serapan ion serta laju serapan air per unit panjang akar, Model di atas lebih sesuai bagi ion kalium, kalsium dan magnesium yang terdapat didalam tanah yang bersumber dalam bentuk ion atau mineral dan organik ,sedangkan bagi nitrogen, sulfur dan fosfor yang banyak didalam tanah bersumber dari bentuk bahan organik, maka perlu adanya sedikit modifikasi pada transformasi antara bentuk organik dan bentuk mineral.

VII. MEKANISME SERAPAN DAN TRANSPOTASI UNSUR HARA YANG DISERAP MELALUI AKAR.

Sebelumnya diduga bahwa serapan unsur hara dari tanah ikut didalam serapan air, tetapi pada saat ini telah disepakati oleh para ahli fisiologi tumbuhan bahwa serapan air dan unsur hara adalah dua proses yang berbeda dan tidak tergantung satu sama lain (Jain, 1983) unsur hara yang diserap oleh akar tanaman dari larutan tanah dalam bentuk ion, baik kation maupun anion, Proses masuknya unsure hara dari larutan tanah yang mengandung ion – ion ke dalam akar tanaman disebut SERAPAN ION. Akar yang tumbuh didalam pori - pori tanah melakukan kontak yang intim dengan ion didalam larutan tanah pada kompleks pertukaran atau komplek jerapan tanah, Dalam keadaan seperti itu pengambilan ion yang terjadi dengan cara pertukaran kation. Hal ini dimungkinkan terjadi karena permukaan akar juga mempunyai komplek pertukaran ion. yaitu :

• Teori pertukaran kontak
• Teori pertukaran asam karbonat
• Keseimbangan Donnan.

Ad. 1. Teori pertukaran kontak, menurut teori ion – ion yang dijerap pada permukaan sel - sel akar dan partikel - partikel lempung atau misel - misel lempung di ikat tidak begitu kuat tetapi berada diantara ruang - ruang yang bervolume kecil antara akar dan partikel - partikel tersebut, Apabila akar - akar dan partikel - partikel tanah melakukan kontak yang erat satu sama lain, maka volume ion yang dijerap pada permukaan akar menjadi saling tumpang tindih dengan volume ion yang dijerap oleh partikel lempung, ion - ion yang dijerap oleh partikel lempung dpt ditukar dengan ion-ion yang dijerap oleh permukaan akar secara langsung tanpa ion - ion tersebut melarut dulu didalam larutan tanah.

Ad. 2. Teori Pertukaran Asam Karbonat.

Menurut teori ini CO2 yang dilepas selama respirasi sel - sel akar akan bergabung dengan air menjadi bentuk asam karbonat (H2CO2 ) Asam karbonat berdissosiasi didalam larutan tanah menjadi kation H+ dan kation HCO3+ 

Kation – kation H+ dapat ditukar dengan kation yang dijerap pada partikel - partikel lempung, dengan demikian kation - kation dilepas ke larutan tanah dari partikel - partikel lempung sehingga dapat dijerap oleh sel – sel akar dalam kompleks pertukaran, untuk H+ atau kation lainnya berpasangan dengan anion bikarbonat pada keadaan ini larutan tanah berperan penting didalam pertukaran asam karbonat.

Ad. 3. Teori Keseimbangan Donnan

1) Akumulasi ion – ion didalam sel – sel akar terjadi tanpa membutuhkan energi metabolik. 

2)Terdapat ion – ion tertentu yang berada didalam membran sel akar yang tidak dapat berdifusi keluar membran, ion – ion itu disebut dengan FIXED IONS atau INDIFFUSTABLE IONS Atau ion –ion yang tidak dapat didifusikan ( terfiksasi ), akan tetapi pada kenyataannya membran sel akar bersifat permeable baik bagi anion maupun kation yang ada di larutan tanah diluarnya, diduga ion – ion yang terfiksasi dan berada didalam sel dapat melakukan kontak dengan anion maupun kation yang ada dilarutan tanah diluarnya. Secara normal akan terjadi keseimbangan antara kation dan anion didalam sel, keseimbangan ini disebut dengan keseimbangan donnan.

2.PENCUCIAN dan EROSI

Curah hujan tinggi -----à pencucian tinggi

Adanya penutup tanah mengurangi perkolasi dan erosi.

3.Volatilisasi/penguapan

Terutama unsur hara bentuk gas ( terutama NH4 ) , maka pupuk perlu dibenamkan.

4.Denitrifikasi

Nitrogen bentuk nitrat pada tanah yang O2 kurang / tanah tergenang ( sawah )

5. Fiksasi

Kehilangan UH melalui fiksasi yaitu pengendapan / pengubahan menjadi bentuk yang tidak tersedia bagi tanaman.

Ex : pH rendah Fosfor di ikat Al & Fe

pH tinggi Fosfor diikat Ca à kalsium fosfot kurang larut

K dan NH4 difiksasi oleh lempung dalam tanah 

VIII. MEKANISME SERAPAN UNSURHARA MELALUI DAUN.

Sel – sel penting yang berperan didalam mekanisme serapan unsur hara melalui daun adalah epidermis, sel penjaga, stomata, mesofil dan seludang pembuluh, Apabila pupuk disemprotkan ke daun akan mengenai lapisan kutikula, lapisan kutin yang berlemak, lapisan ini membuat epidermis menjadi tebal dan sangat tidak permeable terhadap air.

Pupuk yang disemprotkan masuk kedalam stomata secara diffusi dan selanjutnya masuk ke dalam sel - sel khloroplast baik yang ada didalam sel - sel penjaga, mesofil maupun seludang pembuluh dan selanjutnya berperan dalam fotosintesis, mekanisme serapannya secara aktif, disamping itu pupuk yang disemprotkan ke daun diduga dapat pula langsung masuk kedalam sel - sel epidermis melalui ekstodesmata.

Gambar Sketsa masuknya pupuk daun ke sel penjaga, mesofil dan seludang pembuluh melalui lubang stomata.

PENYERAPAN HARA LEWAT DAUN

Melalui :1.STOMATA - Pertukaran gas CO2 dan O2 dengan atmosfir 

- Hara bentuk gas SO2, NH3 dan NO2 

2. EKTODESMATA.

Sulfur ( SO2 ) yang diberikan lewat daun / bagian atas tanaman lebih cepat diserap tanaman daripada bentuk SO4 lewat akar.

PENYERAPAN HARA DARI LARUTAN

- Dinding luar epidermis tertutup bagi wax / kutin yang mengandung pectin, hemisellulose dan sellulose yang merupakan hasil kondensasi . C18 hidroksi asam lemak yang bersifat semi hidrofelik berfungsi:

- melindungi kehilangan air karena transpirasi .

- Melindungi pencucianlarutan organik dan anorganisme daun karena hujan.

Gerakan larutan melalui lapisan kutikula lewat lubang ekstodesmata ,yang dipengaruhi.

- Konsentrasi larutan, valensi unsure, temperatur. tingkat aktifitas metabolisme, - Ketebalan lapisan kutikula, Status hara dalam tanaman (defisiensi lebih cepat) - Umur tanaman(tualebih lambat)

à Lewat daun lebih cepat pengaruhnya terhadap tanaman, tapi untuk unsure hara makro terbatas.

PENTINGYA PUPUK LEWAT DAUN 

- Hasil yang sangat tinggi memerlukan tanaman pupuk lewat daun : makro, mikro,ZPT

- Tanah reaksi alkalis : grumosol, rendzina, sodik Fe tidak larut, pupuk daun Fe – EDTA lebih ekonomis.

- Mengatasi fixation unsur dalam tanah terutama unsure mikro.

- Meningkatkan kualitas makanan ternak dan buah – buah 

MASALAH YANG DIHADAPI PUPUK LEWAT DAUN 

- Penetrasi lambat bila kutikula tebal

- Unsur tercuci air hujan

- Lapisan luar hidropolik à larutan tidak menempel.

- Kecepatan pemindahan unsure dari daun ke organ lain terbatas ( Ca)

- Perlu tenaga, alat, biaya lebih besar

- Adanya gejala kerusakan daun bila konsentrasi tinggi (urea > 10 % menggunakan silicon surfactan untuk mengurangi kerusakan dan menambah efisiensi )