I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Ketersediaan hara bagi tanaman ditentukan oleh faktor-faktor yang mempengaruhi kemampuan tanah mensuplai hara dan faktor-faktor yang mempengaruhi kemampuan tanaman untuk menggunakan unsur hara yang disediakan. Tujuan dari uji-tanah adalah mengukur faktor-faktor ini dan menginterpretasikan hasil-hasilnya dalam konteks perlakuan penyembuhan yang mungkin diperlukan. Beberapa faktor dapat ditentukan melalui pekerjaan analisis laboratorium. Sedangkan faktor lainnya seperti kandungan oksigen-udara -tanah, suhu tanah dan lainnya, harus ditentukan di lapangan.
Tanah adalah lapisan permukaan bumi yang
secara fisik berfungsi sebagai tempat tumbuh & berkembangnya perakaran penopang tegak tumbuhnya tanaman dan menyuplai kebutuhan air dan udara;
secara fisik berfungsi sebagai tempat tumbuh & berkembangnya perakaran penopang tegak tumbuhnya tanaman dan menyuplai kebutuhan air dan udara;
secara kimiawi berfungsi sebagai gudang dan penyuplai hara atau nutrisi (senyawa organik dan anorganik sederhana dan unsur-unsur esensial seperti: N, P, K, Ca, Mg, S, Cu, Zn, Fe, Mn, B, Cl); dan
secara biologi berfungsi sebagai habitat biota (organisme) yang berpartisipasi aktif dalam penyediaan hara tersebut dan zat-zat aditif (pemacu tumbuh, proteksi) bagi tanaman, yang ketiganya secara integral mampu menunjang produktivitas tanah untuk menghasilkan biomass dan produksi baik tanaman pangan, tanaman obat-obatan, industri perkebunan, maupun kehutanan.
Berdasarkan definisi di atas dapat disimpulkan bahwa Unsur Hara adalah senyawa organik dan anorganik yang ada di dalam tanah atau dengan kata lain nutrisi yang terkandung dalam tanah.
Unsur Hara sangat dibutuhkan untuk tumbuh kembang tanaman. Berdasarkan tingkat kebutuhannya maka dapat di golongkan menjadi 2 bagian yaitu Unsur Hara Makro danUnsur Hara Mikro
Macam unsur hara
Unsur-unsur tersebut dapat diketahui melalui analisa tanaman. Susunan kimia dari tanaman sangat mencerminkan macam unsur hara yang diserap oleh tanaman. Walau pun dalam analisa tanaman didapatkan banyak sekali macam unsur hara, tetapi yang penting, yang bersifat mematikan kalau tidak terdapat, hanya sebanyak 16 unsur, yakni :
- Unsur Makro, unsur hara dibutuhkan dalam jumlah banyak oleh tanaman
Ø C, H, dan O unsur hara didapatkan dari udara dan air
Ø N, P, dan K unsur hara primer diserap dari dalam tanah
Ø Ca, Mg, dan S Unsur hara sekunder diserap dari dalam tanah
Peranan unsure hara makro sebagai pembawa electron karena adanya kemungkinan terjadinya perubahan valensi dan sebagai activator dalam reaksi enzimatik
- Unsur Mikro, Unsur hara dibutuhkan dalam jumlah sedikit oleh tanaman
Ø Mn, Mo, Zn, Cu, Fe, B, dan Cl Unsur hara diserap dari dalam tanah
Unsur hara lain yang terdapat dalam tubuh tanaman, sebagai contoh Unsur Si, Na, Al, dan Co termasuk Unsur-unsur tidak penting, bersifat tidak mematikan kalau tidak terdapat.
Kebutuhan unsur hara ini mutlak bagi setiap tanaman dan tidak bisa digantikan oleh unsur yang lain tentunya dengan kadar yang berbeda sesuai jenis tanamannya sebab jika kekurangan unsur hara akan menghambat pertumbuhan tanaman/tumbuhan itu sendiri.
Beberapa mekanisme penyerapan Unsur hara yang dikemukakan diantaranya ialah :
1. Jenny ( 1951 ) dengan “Oscillation theory” nya mengemukakan bahwa proses pertukaran kation yang ada pada kompleks absorbsi dengan ion H+ yang ada pada permukaan akar tanaman terjadi karena kation yang terikat pada kompleks absorbsi tidak tinggak diam tetapi berputar mengelilingi poros dan melalui orbitnya.
2. Sopher dan Baird ( 1978 ) mengemukakan bahwa absorbsi Unsur hara oleh tanaman berlangsung melalui dua mekanisme :
a). Unsur hara dapat diserap langsung kedalam tubuh tanaman ketika tanaman menyerap air dari larutan tanah.
b). Proses pertukaran kation
3. Follet, Murphy dan Donahue ( 1981 ) mengemukakan bahwa penyerapan Unsur hara oleh tanaman melibat tiga mekanisme :
a). Mekanisme aliran massa ( masa flow mechanism ). Unsur hara dalam larutan tanah bergerak kearah akar, selanjutnya Unsur hara penting dalam larutan tanah disekitar/sekeliling akar diabsorbir sebagai kation atau anion.
b). Mekanisme diffuse ( diffusion mechanism ). Gerakan Unsur hara dalam larutan tanah kedalam sel akar tanaman melalui absorbsi pasif atau aktif tanpa gerakan massa air. Dalam absorbsi pasif, tiap kation atau anion bergerak bebas dari daerah konsentrasi tinggi ke daerah konsentrasi rendah dari Unsur hara sama. Dalam absorbsi aktif, ion bergerak kedalam sel karena penurunan konsentrasi dengan menggunakan tenaga dari pernafasan.
c). Intersepsi akar ( Rootinterception ). Pertumbuhan akar kedalam bagian tanah baru dimana terdapat Unsur hara tersedia, akar mengabsorbsii unsrur hara tersebut secara mass flow dan diffusion.
Peranan Unsur hara
Tiap Unsur hara mempunyai fungsi dan peranan tertentu bagi pertumbuhan dan produksi tanaman. Peranan Unsur hara mikro sebagai berikut :
Ø Turut menyusun jaringan tubuh tanaman
Ø Untuk Metabolisme
Ø Sebagai Penyangga, garam-garam mineral yang diabsobsi dari tanah sering mempunyai pengaruh
Ø Bertindak sebagai katalisator atau stimulator
Ø Sebagai bagian dari protoplasma dan dinding sel, beberapa untuk merupakan bagian penting dari molekul-molekul yang ada didalam sel
Ø Mempengaruhi proses oksidasi-oksidasi dalam tubuh tanaman
Ø Membantu pengaturan asam dalam tubuh tanaman
Ø Mempengaruhi permeabilitas membrane sitoplasma
Ø Mempengaruhi penyerapan air
Ø Mempengaruhi penyerapan Unsur hara lain ( bersifat antagonistis, Fe terhadap Ca atau P )
Ø Membantu pertumbuhan tanaman melalui penyediaan keadaan sekeliling akar lebih baik
Ø Mempengaruhi transformasi N dalam tubuh tanaman dan pembentukan protein
Kebutuhan Unsur hara oleh tanaman
Mula-mula tanaman membutuhkan Unsur hara hanya untuk membentuk akar, batang, dan daunnya, selanjutnya membutuhkan pula Unsur-unsur hara untuk membentuk cabang-cabangnya dan untuk berproduksi. Sebagai contoh, berproduksi menghasilkan lateks bagi karet dan buah atau biji bagi kopi dan kelapa. Pada tingkat permulaan kebutuhan Unsur hara oleh tanaman hanya digunakan untuk pertumbuhan vegetative saja, tetapi selanjutnya untuk pertumbuhan vegetative dan generatif. Makin bertambah umur tanaman makin bertambah pula kebutuhan Unsur haranya.
Fungsi dan peranan setiap unsur hara terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanaman sebagai berikut:
Ø Nitrogen (N)
Nitrogen merupakan unsur utama pembentuk protoplasma sel, asam amino, protein, amida, alkaloid, dan klorofil. Kekurangan nitrogen akan menurunkan aktivitas metabolisme tanaman yang dapat menimbulkan klorosis (warna daun memucat). Pemupukan nitrogen berpengaruh pertumbuhan dan produksi buah.
Ø Pospor (P)
Pospor berperan dalam setiap proses fisiologis tanaman, baik yang menyangkut pertumbuhan vegetatif maupun generatif. Pospor merupakan komponen utama asam nukleat yang berperan dalam pembentukan akar. Fungsi lain posfor adalah membentuk ikatan foffolipid dalam minyak. Kekurangan unsur pospor akan menghambat pertumbuhan, melemahkan jaringan, serta memperlambat proses fisiologis. Kebutuhan unsur Plebih sedikit dibandingkan dengan unsur N dan K.
Ø Kalium (K)
Unsur ini paling banyak ditransfer ke tandan buah. Aktivitas penting dalam proses fisiologis seperti fotosintesis dan respirasi banyak dipengaruhi oleh unsur kalium. Unsur k juga berperan sebagai katalisator dalam setiap proses biokimia dan sebagai regulator dalam proses pembentukan minyak. Pada tanaman muda unsur k nyata memperbesar perkembangan batang dan mempercepat panen pertama
Ø Magnesium (Mg)
Unsur magnesium merupakan unsur utama pembentuk klorofil dan berperan dalam sistem kerja enzim. Mg memiliki pengaruh yang sangat besar terhadap pertumbuhan tanaman. Sementara itu pengaruhnya terhadap produksi tandan relatif kecil dan tidak secara langsung. Sumber Mg dalam tanah berasal dari mineral ( dolomite ), senyawa endapan ( kainite ) dan bahan organic.
Ø Sulfur ( S )
Sulfur dibutuhkan oleh tanaman untuk pembentukan senyawa organic ( cysteine, methionine) dan protein. Diduga S mempunyai peranan penting dalam pembentukan klorofil, karena kekurangan S menyebabkan klorosis pada tanaman. Hal diatas menunjukkan bahwa S sangat mempengaruhi pertumbuhan tanaman. Sumber S dalam tanah berasal dari mineral tanah ( sulfida besi ), atmosfir ( SO2 ) dan bahan organik.
Ø Calsium ( Ca )
Sebagai penyusun Ca-pectate yang terdapat di lamella tengah dari dinding sel, Ca mempengaruhi pembelahan sel, kekurangan Ca pembelahan sel menjadi tidak teratur dan pertumbuhan tanaman terlambat.
Ø Klor ( Cl )
Klor berperan dalam mempercepat proses fotosintesis, mendorong metabolisme karbohidrat, ikut serta dalam pembentukan cellulose dan lignin. Ada kecenderungan tanaman kekurangan Cl memperbesar proses transpirasi, sehingga tanaman peka terhadap kekurangan air. Cl mempertinggi penyerapan Unsur lain ( P, K, Ca, dan Mg ) oleh tanaman, mempercepat pertumbuhan dan pembentukan buah lebih awal. Sumber Cl dalam tanah berasal dari senyawa endapan ( Kainite, dan Carnallite )
Ø Besi ( Fe )
Tidak sebagai penyusun klorofil tetapi sangat berperan dalam pembentukan klorofil. Pada daun tanaman yang mengalami kekurangan Fe biasanya kayak K. Fe juga mempengaruhi proses oksidasi-reduksi dalam pernafasan. Penyusun enzim tertentu dan protein, sehingga Fe pun sangat mempengaruhi pertumbuhan tanaman. Sumber Fe dalam tanah berasal dari mineral ( hematite dan limonite )
Ø Boron ( B )
Boron mempunyai peranan penting dalam pembelahan sel, mempengaruhi perkembangan jaringan meristimatik atau jaringan tumbuh aktif. Unsur ini sangat dibutuhkan dalam pembentukan bunga dan buah. Kekurangan B menimbulkan gejala titik tumbuh daun mati dan bunga gagal berkembang. Sumber B dalam tanah berasal dari mineral ( tourmaline ) dan bahan organik.
Ø Tembaga ( Cu )
Dikirakan Cu sebagai penyusun dari sejumlah enzim pengoksidasi ( ascorbic acid oxidase ) walaupun Cu banyak terdapat dalam klorofil tetapi peranannya dalam fotosintesis belum jelas diketahui. Sumber Cu dalam tanah berasal dari mineral ( chalcopyrite ) dan bahan organic.
Ø Seng ( Zn )
Dikirakan sebagai penyusun dari beberapa enzim dan sebagai activator kegiatan enzim. Fungsi terpentingnya dihubungkan dengan pembentukan indole acetic acid. Kurang terbentuknya indole acetic acid menyebabkan tanaman mengalami perkembangan salah bentuk morfologinya yang disebut “Rosette”. Sumber Zn dalam tanah berasal dari mineral ( zincite ) dan bahan organic.
Mobilitas Unsur
- Unsur Mobil : Unsur yang mudah bergerak dalam tanaman ( N, P, K, Mg, S ) ® Daun Tua
- Unsur Immobil : Unsur yang tidak bergerak dalam tumbuhan ® Daun Muda
Absorbsi Unsur hara
Gambaran absorbsii Unsur hara oleh tanaman dikirakan sebagai berikut : semua Unsur hara yang baik yang ada pada kompleks absorbsi maupun yang terdekat dalam larutan tanah yang diserap oleh tanaman dalam bentuk ion ( Russel 1950 ; Jenny 1951 )
Ø N dalam bentuk NH4+, NO2-, dan NO3-
Ø P dalam bentuk H2PO4-, HPO42-, PO43-
Ø K dalam bentuk K+
Ø Ca dalam bentuk Ca2+
Ø Mg dalam bentuk Mg2+
Ø S dalam bentuk SO32-, SO42-
Ø C dalam bentuk HCO3-, CO2
Ø H dalam bentuk ion dari senyawa Unsur hara lain dan H2O, dalam bentuk ion dari senyawa Unsur hara lain dan H2O
Ø Mn dalam bentuk Mn2+
Ø Zn dalam bentuk Zn2+
Ø Cu dalam bentuk Cu2+
Ø Mo dalam bentuk MoO42-
Ø Fe dalam bentuk Fe2+, Fe3+
Ø B dalam bentuk H2BO3-, BO32-
Ø Cl dalam bentuk Cl-
Mekanisme Penyediaan Unsur Hara
Penyediaan unsur hara untuk tanaman terdiri dari tiga kategori, yaitu: (1) tersedia dari udara, (2) tersedia dari air yang diserap akar tanaman, dan (3) tersedia dari tanah. Beberapa unsur hara yang tersedia dalam jumlah cukup dari udara adalah: (a) Karbon (C), dan (b) Oksigen (O), yaitu dalam bentuk karbon dioksida (CO2). Unsur hara yang tersedia dari air (H2O) yang diserap adalah: hidrogen (H), karena oksigen dari molekul air mengalami proses oksidasi dan dibebaskan ke udara oleh tanaman dalam bentuk molekul oksigen (O2). Sedangkan untuk unsur hara essensial lain yang diperlukan tanaman tersedia dari dalam tanah.
Mekanisme penyediaan unsur hara dalam tanah melalui tiga mekanisme, yaitu:
1. Aliran Massa (Mass Flow)
2. Difusi
3. Intersepsi Akar
1. Aliran Massa (Mass Flow)
2. Difusi
3. Intersepsi Akar
Mekanisme Serapan Unsur Hara Melalui Daun :
- Sel yang berperan adalah epidermis, sel penjaga, stomata, mesofil, dan seludang pembuluh
- Apabila pupuk disemprotkan ke daun masuk kedalam stomata secara difusi dan selanjutnya masuk kedalam sel-sel kloroplast baik yang ada didalam sel penjaga, mesofil maupun seludang pembuluh
PENGUKURAN POTENSIAL AIR (ᵩ) JARINGAN TUMBUHAN
Air merupakan 85 – 95 % berat tumbuhan herba yang hidup di air. Dalam sel, air diperlukan sebagai pelarut unsur hara sehingga dapat digunakan untuk mengangkutnya; selain itu air diperlukan juga sebagai substrat atau reaktan untuk berbagai reaksi biokimia misalnya proses fotosintesis; dan air dapat menyebabkan terbentuknya enzim dalam tiga dimensi sehingga dapat digunakan untuk aktivitas katalisnya. Tanaman yang kekurangan air akan menjadi layu, dan apabila tidak diberikan air secepatnya akan terjadi layu permanen yang dapat menyebabkan kematian. Terdapat lima mekanisme utama yang menggerakkan air dari suatu tempat ke tempat lain, yaitu melalui proses: difusi, osmosis, tekanan kapiler, tekanan hidrostatik, dan gravitasi.
Ø Difusi
Difusi adalah pergerakan molekul atau ion dari dengan daerah konsentrasi tinggi ke daerah dengan konsentrasi rendah Beberapa contoh difusi:
1. Apabila kita teteskan minyak wangi dalam botol lalu ditutup, maka bau minyak wangi tersebut akan tersebar ke seluruh bagian botol. Apabila tutup botol dibuka, maka bau minyak wangi tersebut akan tersebar ke seluruh ruangan, meskipun tidak menggunakan kipas. Hal ini disebabkan karena terjadi proses difusi dari botol minyak wangi (konsentrasi tinggi) ke ruangan (konsentrasi rendah).
2. Apabila kita meneteskan tinta ke dalam segelas air, maka warna tinta tersebut akan menyebar dari tempat tetesan awal (konsentrasi tinggi) ke seluruh air dalam gelas (konsentrasi rendah) sehingga terjadi keseimbangan. Sebenarnya, selain terjadi pergerakan tinta, juga terjadi pergerakan air menuju ke tempat tetesan tinta (dari konsentrasi air tinggi ke konsentrasi air rendah).
Laju difusi antara lain tergantung pada suhu dan densitas (kepadatan) medium. Gas berdifusi lebih cepat dibandingkan dengan zat cair, sedangkan zat padat berdifusi lebih lambat dibandingkan dengan zat cair. Molekul berukuran besar lebih lambat pergerakannya dibanding dengan molekul yang lebih kecil. Pertukaran udara melalui stomata merupakan contoh dari proses difusi. Pada siang hari terjadi proses fotosintesis yang menghasilkan O2 sehingga konsentrasi O2 meningkat. Peningkatan konsentrasi O2 ini akan menyebabkan difusi O2 dari daun ke udara luar melalui stomata. Sebaliknya konsentrasi CO2 di dalam jaringan menurun (karena digunakan untuk fotosintesis) sehingga CO2 dari udara luar masuk melalui stomata. Penguapan air melalui stomata (transpirasi) juga merupakan contoh proses difusi. Di alam, angin, dan aliran air menyebarkan molekul lebih cepat disbanding dengan proses difusi.
Ø Osmosis
Osmosis adalah difusi melalui membran semipermeabel. Masuknya larutan ke dalam sel-sel endodermis merupakan contoh proses osmosis. Dalam tubuh organisme multiseluler, air bergera dari satu sel ke sel lainnya dengan leluasa. Selain air, molekul-molekul yang berukuran kecil seperti O2 dan CO2 juga mudah melewati membran sel. Molekul-molekul tersebut akan berdifusi dari daerah dengan konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Proses Osmosis akan berhenti jika konsentrasi zat di kedua sisi membran tersebut telah mencapai keseimbangan.
Osmosis juga dapat terjadi dari sitoplasma ke organel-organel bermembran. Osmosis dapat dicegah dengan menggunakan tekanan. Oleh karena itu, ahli fisiologi tanaman lebih suka menggunakan istilah potensial osmotik yakni tekanan yang diperlukan untuk mencegah osmosis. Jika anda merendam wortel ke dalam larutan garam 10 % maka sel-selnya akan kehilangan rigiditas (kekakuan)nya. Hal ini disebabkan potensial air dalam sel wortel tersebut lebih tinggi dibanding dengan potensial air pada larutan garam sehingga air dari dalam sel akan keluar ke dalam larutan tersebut. Jika diamati dengan mikroskop maka vakuola sel-sel wortel tersebut tidak tampak dan sitoplasma akan mengkerut dan membran sel akan terlepas dari dindingnya. Peristiwa lepasnya plasma sel dari dinding sel ini disebut plasmolisis.
Ø Tekanan kapiler
Apabila pipa kapiler dicelupkan ke dalam bak yang berisi air, maka permukaan air dalam pip a kapiler akan naik sampai terjadi keseimbangan antara tegangan yang menarik air tersebut dengan beratnya. Tekanan yang menarik air tersebut disebut tekanan kapiler. Tekanan kapiler tergantung pada diameter kapiler : semakin kecil diameter kapiler semakin besar tegangan yang menarik kolom air tersebut
Ø Tekanan hidrostatik
Masuknya air ke dalam sel akan menyebabkan tekanan terhadap dinding sel sehingga dinding sel meregang. Hal ini akan menyebabkan timbulnya tekanan hidrostatik untuk melawan aliran air tersebut. Tekanan hidrostatik dalam sel disebut tekanan turgor. Tekanan turgor yang berkembang melawan dinding sebagai hasil masuknya air ke dalam vakuola sel disebut potensial tekanan. Tekanan turgor penting bagi sel karena dapat menyebabkan sel dan jaringan yang disusunnya menjadi kaku. Potensial air suatu sel tumbuhan secara esensial merupakan kombinasi potensial osmotic dengan potensial tekanannya. Jika dua sel yang bersebelahan mempunyai potensial air yang berbeda, maka air akan bergerak dari sel yang mempunyai potensial air tinggi menuju ke sel yang mempunyai potensial air rendah.
Ø Gravitasi
Air juga bergerak untuk merespon gaya gravitasi bumi, sehingga perlu tekanan untuk menarik air ke atas. Pada tumbuhan herba, pengaruh gravitasi dapat diabaikan karena perbedaan ketinggian pada bagian tanaman tersebut relatif kecil. Pada tumbuhan yang tinggi, pengaruh gravitasi ini sangat nyata. Untuk menggerakkan air ke atas pada pohon setinggi 100 m diperlukan tekanan sekitar 20 atmosfer.
PENGARUH AIR TERHADAP PERTUMBUHAN TANAMAN
Air merupakan sumber kehidupan yang dibutuhkan oleh semua mahkluk hidup. Air sangat berfungsi sebagai :
ØDaya pelarut unsur-unsur yang diambil oleh tanaman
ØMempertinggi reaksi persenyawaan yang sederhana dan kompleks
ØSangat berperan dalam proses Fotosintesis
ØPenyangga tekanan didalam sel yang penting dalam aktivitas sel tersebut
ØMengabsorbsi temperature dengan baik atau mengatur temperature di dalam tubuh tanaman
ØMenciptakan situasi temperature yang konstan ( Jumin,1992).
Air sangat berfungsi bagi pertumbuhan tanaman, khususnya air tanah yang digunakan oleh tumbuhan sebagai bahan pertumbuhan melalui proses fotosintesis. Air diserap tanaman melalui akarbersama-sama dengan unsure-unsur hara yang terlarut di dalamnya, kemudian di angkut kebagian atas tanaman terutama daun melalui pembuluh xylem. Dari permukaan akar ini air bersama-sama dengan bahan-bahan terlarut diangkut menuju pembuluh xylem ( Lakitan, 2000).
Bila suatu tanaman mengalami kondisi penurunan ketersediaan air, proses pertama yang terhambat adalah transpirasi dan di ikuti oleh fotosintesis dan kemudian respirasi. Jenis yang lebih toleran menjaga kerapatan transpirasi tinggi dengan menaikan kondisi stress agar stomata tetap terbuka (Utomo, 1995).
Untuk dapat tumbuh dan berkembang dengan baik, suatu tanaman tidak dapat terlepas dari sifat genetiknya dan faktor lingkungan dimana tanaman itu tumbuh. Faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tanaman dibedakan atas lingkungan biotik dan abiotik. Pada prinsipnya lingkungan abiotik dapat dibagi atas beberapa faktor, yaitu : suhu, air, cahaya, tanah dan atmosfir (Ismail, 1979).
Di Bumi diperkirakan terdapat 1,3 – 1,4 milyar km3 air; 97,5% berasal dari laut, 1,75% berbentuk es (salju) di kutub dan puncak gunung, 0,73% di daratan sebagai sungai, danau, air tanah, rawa dan lain sebagainya, dan 0,001% berbentuk uap air yang terapung di udara
(Jumin, 1988).
Faktor air dalam fisiologi tanaman merupakan faktor utama yang sangat penting. Tanaman tidak akan dapat hidup tanpa air, karena air adalah matrik dari kehidupan, bahkan makhluk lain akan punah tanpa air. Kramer menjelaskan tentang betapa pentingnya air bagi tumbuh-tumbuhan; yakni air merupakan bagian dari protoplasma (85-90% dari berat keseluruhan bahagian hijau tumbuh-tumbuhan (jaringan yang sedang tumbuh) adalah air. Selanjutnmya dikatakan bahwa air merupakan reagen yang penting dalam proses-proses fotosintesa dan dalam proses-proses hidrolik. Disamping itu juga merupakan pelarut dari garam-garam, gas-gas dan material-material yang bergerak kedalam tumbuh-tumbuhan, melalui dinding sel dan jaringan esensial untuk menjamin adanya turgiditas, pertumbuhan sel, stabilitas bentuk daun, proses membuk dan menutupnya stomata, kelangsungan gerak struktur tumbuh-tumbuhan (Ismal,1979).
Kekurangan air akan mengganggu aktifitas fisiologis maupun morfologis, sehingga mengakibatkan terhentinya pertumbuhan. Defisiensi air yang terus menerus akan menyebabkan perubahan irreversibel (tidak dapat balik) dan pada gilirannya tanaman akan mati. Kebutuhan air bagi tanaman dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain jenis tanaman dalam hubungannya dengan tipe dan perkembangannya, kadar air tanah dan kondisi cuaca (Fitter dan Hay, 1981).
Sebenarnya nilai absolute potensial air tidak dapat di ukur. Yang dapat di ukur hanya selisih antara potensial air dalam system yang teliti. Misalnya jaringan tumbuhan dengan potensial air murni yang mempunyai suhu dan tekanan atsmosfer yang sama dengan system yang diteliti. Besarnya potensial air dinyatakan dalam satuan bar ( 1 bar = 106 erg cm-3 = 0,987 atm)
Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk mengukur potensial air dalam sel dan jaringan tumbuhan, yaitu : metode kalibrasi uap, metode imersi uap, metode perendaman, dan metode ruang lingkup.
1. Proses Pengangkutan Air dan Garam Mineral
Pengangkutan air dan garam - garam mineral pada tumbuhan tingkat tinggi, seperti pada tumbuhan biji dilakukan melalui dua mekanisme pertama, air dan mineral diserap dari dalam tanah menuju sel - sel akar.
Pengangkutan ini dilakukan diluar berkas pembuluh, sehingga disebut sebagai mekanisme pengangkutan ekstravaskuler. kedua , air dan mineral diserap oleh akar. selanjutnya diangkut dalam berkas pembuluh yaitu pada pembuluh kayu (xilem), sehingga proses pengangkutan disebut pengangkutan vaskuler.
Air dan garam mineral dari dalam tanah memasuki tumbuhan melalui epidermis akar, menembus korteks akar, masuk ke stele dan kemudian mengalir naik ke pembuluh xilem sampai pucuk tumbuhan.
a). Pengangkutan Ekstravaskuler
Dalam perjalanan menuju silinder pusat, air akan bergerak secara bebas di antara ruang antar sel. Pengangkutan air dan mineral dari dalam tanah di luar berkas pembuluh ini dilakukan melalui 2 mekanisme, yaitu apoplas dan simplas.
1). Pengangkutan Apoplas
Pengangkutan sepanjang jalur ekstraseluler yang terdiri atas bagian tak hidup dari akar tumbuhan, yaitu dinding sel dan ruang antar sel. air masuk dengan cara difusi, aliran air secara apoplas tidak tidak dapat terus mencapai xilem karena terhalang oleh lapisan endodermis yang memiliki penebalan dinding sel dari suberin dan lignin yang dikenal sebagai pita kaspari. Dengan demikian, pengangkutan air secara apoplas pada bagian korteks dan stele menjadi terpisah.
2). Pengangkutan Simplas
Padap pengangkutan ini, setelah masuk kedalam sel epidermis bulu akar, air dan mineral yang terlarut bergerak dalam sitoplasma dan vakuola, kemudian bergerak dari satu sel ke sel yang lain melaluivplasmodesmata. Sistem pengangkutan ini , menyebabkan air dapat mencapai bagian silinder pusat. Adapun lintasan aliran air pada pengangkutan simplas adalah sel - sel bulu akar menuju sel - sel korteks, endodermis, perisikel, dan xilem. dari sini , air dan garam mineral siap diangkut keatas menuju batang dan daun.
b). Pengangkutan melalui berkas pengangkutan (pengangkutan intravaskuler)
Setelah melewati sel - sel akar, air dan mineral yang terlarut akan masuk ke pembuluh kayu (xilem) dan selanjutnya terjadi pengangkutan secara vertikal dari akar menuju batang sampai kedaun. Pembuluh kayu disusun oleh beberapa jenis sel, namun bagian yang berperan penting dalam proses pengangkutan air dan mineral ini adalah sel - sel trakea. Bagian ujung sel trakea terbuka membentuk pipa kapiler. Struktur jaringan xilem seperti pipa kapiler ini terjadi karena sel - sel penyusun jaringan tersebut tersebut mengalami fusi (penggabungan). Air bergerak dari sel trakea satu ke sel trakea yang di atasnya mengikuti prinsip kapilaritas dan kohesi air dalam sel trakea xilem.
2. Faktor – Faktor Yang Mempengaruhi Pengangkutan Air.
a). Daya Hisap Daun (Tarikan Transpirasi)
Pada organ daun terdapat proses penguapan air melalui mulut daun (stomata ) yang dikenal sebagai proses transpirasi. Proses ini menyebabkan sel daun kehilanagan air dan timbul tarikan terhadap air yang ada pada sel – sel di bawahnya dan tarikan ini akan diteruskan molekul demi molekul, menuju ke bawah sampai ke seluruh kolom air pada xilem sehingga menyebabkan air tertarik ke atas dari akar menuju ke daun. Dengan adanya transpirasi membantu tumbuhan dalam proses penyerapan dan transportasi air di dalam tumbuhan. Adapun transpirasi itu sendiri merupakan mekanisme pengaturan fisiologis yan g herhubungan dengan proses adaptasi tumbuhan terhadap lingkungan.
Ada beberapa factor yang mempengaruhi proses kecepatan transparasi uap air dari daun, yaitu:
1) Temperatur udara, makin tinggi temperature , kecepatan transprasi akan semakin tinggi.
2) Instensitas cahaya matahari, semakin tinggi intesitas cahaya matahari yang diterima daun, maka kecepatan transpirasi akan semakin tinggi.
3) Kelembaban udara
4) Kandungan air tanah.
Di samping itu, transpirasi juga dipengaruhi oleh faktor dalam tumbuhan di antaranya adalah banyaknya pembuluh, ukuran sel jaringan pengangkut, jumlah, dan ukuran stomata.
1) Temperatur udara, makin tinggi temperature , kecepatan transprasi akan semakin tinggi.
2) Instensitas cahaya matahari, semakin tinggi intesitas cahaya matahari yang diterima daun, maka kecepatan transpirasi akan semakin tinggi.
3) Kelembaban udara
4) Kandungan air tanah.
Di samping itu, transpirasi juga dipengaruhi oleh faktor dalam tumbuhan di antaranya adalah banyaknya pembuluh, ukuran sel jaringan pengangkut, jumlah, dan ukuran stomata.
b). Kapilaritas Batang
Pengangkutan air melalui pembuluh kayu (xilem), terjadi karena pembuluh kayu (xilem) tersusun seperti rangkaian pipa-pipa kapiler. Dengan kata lain, pengangkutan air melalui xilem mengikuti prinsip kapilaritas. Daya kapilaritas disebabkan karena adanya kohesi antara molekul air dengan air dan adhesi antara molekul air dengan dinding pembuluh xilem. Baik kohesi maupun adhesi ini menimbulkan tarikan terhadap molekul air dari akal sampai ke daun secara bersambungan.
c). Tekanan Akar
Akar tumbuhan menyerap air dan garam mineral baik siang maupun malam. Pada malam hari, ketika transpirasi sangat rendah atau bahkan nol, sel-sel akar masih tetap menggunakan energi untuk memompa ion – ion mineral ke dalam xilem. Endodermis yang mengelilingi stele akar tersebut membantu mencegah kebocoran ion - ion ini keluar dari stele.
Akumulasi mineral di dalam stele akan menurunkan potensial air. Air akan mengalir masuk dari korteks akar, menghasilkan suatu tekanan positif yang memaksa cairan naik ke xilem. Dorongan getah xilem ke arah atas ini disebut tekanan akar (roof pressure). Tekanan akar juga menyebabkan tumbuhan mengalami gutasi, yaitu keluarnya air yang berlebih pada malam hari melalui katup pelepasan (hidatoda) pada daun. Biasanya air yang keluar dapat kita lihat pada pagi hari berupa tetesan atau butiran air pada ujung-ujung helai daun rumput atau pinggir daun
kecil herba (tumbuhan tak berkayu), dikotil.
Akumulasi mineral di dalam stele akan menurunkan potensial air. Air akan mengalir masuk dari korteks akar, menghasilkan suatu tekanan positif yang memaksa cairan naik ke xilem. Dorongan getah xilem ke arah atas ini disebut tekanan akar (roof pressure). Tekanan akar juga menyebabkan tumbuhan mengalami gutasi, yaitu keluarnya air yang berlebih pada malam hari melalui katup pelepasan (hidatoda) pada daun. Biasanya air yang keluar dapat kita lihat pada pagi hari berupa tetesan atau butiran air pada ujung-ujung helai daun rumput atau pinggir daun
kecil herba (tumbuhan tak berkayu), dikotil.
3. Pengangkutan Hasil Fotosintesis
Proses pengangkutan bahan makanan dalam tumbuhan dikenal dengan translokasi. Translokasi merupakan pemindahan hasil fotosintesis dari daun atau organ tempat penyimpanannya ke bagian lain tumbuhan yang memerlukannya. Jaringan pembuluh yang bertugas mengedarkan hasil fotosintesis ke seluruh bagian tumbuhan adalah floem (pembuluh tapis). Zat terlarut yang paling banyak dalam getah floem adalah gula, terutama sukrosa. Selain itu, di dalam getah floem juga mengandung mineral, asam amino,dan hormon, berbeda dengan pengangkutan pada pembuluh xilem yang berjalan satu arah dari akar ke daun, pengangkutan pada pembuluh xylem yang berjalan satu arah dari akar kedaun, pengangkutan pada pembuluh floem dapat berlangsung ke segala arah, yaitu dari sumber gula (tempat penyimpanan hasil fotosintesis) ke organ lain tumbuhan yang memerlukannya.
Satu pembuluh tapis dalam sebuah berkas pembuluh bisa membawa cairan floem dalam satu arah sementara cairan didalam pipa lain dalam berkas yang sama dapat mengalir dengan arah yang berlaianan. Untuk masing – masing pembuluh tapis, arah transport hanya bergantung pada lokasi sumber gula dan tempat penyimpanan makanan yang dihubungkan oleh pipa tersebut.
1.2. Tujuan
Ø Sebagai pelengkap tugas yang telah diberikan oleh dosen
Ø Sebagai bahan untuk menambah ilmu dan wawasan pada mata kuliah Fisiologi Tumbuhan
Ø Sebagai bahan pelajaran pada ujian semester nantinya
II. METODE PENULISAN
Metode penulisan ini dilakukan dengan mengambil dari literature yang telah ada, seperti pada buku-buku yang ada diperpustakaan dan mencarinya melalui internet.
III. PEMBAHASAN
A. Faktor-faktor yang mempengaruhi konsentrasi larutan tanah
Unsur hara yang larut dalam larutan-tanah berasal dari beberapa sumber seperti pelapukan mineral primer, dekomposisi bahan organik, deposisi dari atmosfer, aplikasi pupuk, AIR IRIGASI, rembesan air tanah dari tempat lain, dan lainnya.
Ion-ion nitrat dan khlorida sangat mudah larut dan lazimnya tidak membentuk senyawa yang tidak-larut dengan komponen tanah. Akibatnya nitrat dan khlorida yang ditambahkan ke tanah akan tetap berbentuk anion dalam larutan tanah hingga diserap oleh akar tanaman atau jasad renik, tercuci, atau mengalami reaksi denitrifikasi nitrat. Anion sulfat dalam tanah-tanah netral dan alkalis mempunyai perilaku yang serupa dengan nitrat, tetapi dalam tanah-tanah masam cenderung untuk dijerap oleh koloid tanah. Kebanyakan unsur hara lainnya membentuk beberapa tipe senyawa yang kurang melarut dan cenderung mempertahankan konsentrasi kesetimbangan dalam larutan tanah. Dengan demikian kation-kation larut air akan berkesetimbangan dengan kation tukar; kation-kation seperti Cu dan Zn mempunyai ciri-ciri asam Lewis (sebagai aseptor elektron) dapt membentuk kompleks dengan bahan organik tanah; ion ferri dan Al membentuk hidroksida atau oksida hidrous yang tidak melarut; fosfor membentuk senyawa Fe-fosfat, Al-fosfat dan Ca-fosfat yang tidak melarut.
Kondisi pH tanah merupakan faktor penting yang menentukan kelarutan unsur yang cenderung berkesetimbangan dengan fase padatan (Tabel 1). Kelarutan oksida-oksida hidrous dari Fe dan Al secara langsung tergantung pada konsentrasi hidroksil (OH-) dan menurun kalah pH meningkat. Kation hidrogen (H+) bersaing secara langsung dengan kation-kation asam Lewis lainnya membentuk tapak kompleksi, dan oleh karenanya kelarutan kation kompleks seperti Cu dan Zn akan meningkat dengan menurunnya pH. Konsentrasi kation hidrogen menentukan besarnya KTK tergantung-muatan (dependent charge) dan dengan demikian akan mempengaruhi aktivitas semua kation tukar. Kelarutan Fe-fosfat, Al-fosfat dan Ca-fosfat sangat tergantung pada pH, demikian juga kelarutan anion molibdat (MoO4) dan sulfat yang terjerap. Anion molibdat dan sulfat yang terjerap, dan fosfat yang terikat Ca kelarutannya akan menurun kalau pH meningkat. Selain itu, pH juga mengendalikan kelarutan karbonat dan silikat, mempengaruhi reaksi-reaksi redoks, aktivitas jasad renik, dan menentukan bentuk-bentuk kimia dari fosfat dan karbonat dalam larutan tanah. Pengasaman mineral silikat dapat menggeser "muatan patahan" dari negatif menjadi positif. Beberapa reaksi penting yang terpengaruh oleh pH disajikan dalam Tabel 2.
Tabel 1. Pengaruh kemasaman terhadap beberapa reaksi yang berlangsung dalam tanah
| No. | Gugusan yang ter-pengaruhi | Reaksi-reaksi umum |
| 1. | Hidroksida dan | xAl3+ + 3xOH- === AlxOH(3x-y)y+ + yOH- === xAl(OH)3 |
| | Oksida | xFe3++ 3xOH- === FexOH(3x-y)y+ + yOH- ==== |
| | | xFe(OH)3 === 0.5xFe2O3 + 3x H2O |
| 2. | Karbonat | CaCO3 + 2H+ === Ca++ + CO2 + H2O |
| 3. | Kompleks*) | CuCh + 2H+ === Cu++ + H2Ch |
| 4. | Fosfat | Fe(OH) 2H2PO4 + OH- === Fe(OH) 3 + H2PO4- |
| | | Al(OH) 2H2 PO4 + OH- === Al(OH) 3 + H2PO4- |
| | | Ca10(PO4)6(OH) 2 +14H+ === 10Ca++ + 6H2PO4- + 2H2O |
| 5. | Silikat | Mg2SiO4 + 4 H+ === 2Mg++ + Si(OH)4 |
| | | SiO2 +H2O +OH- === OSi(OH) 3- |
| 6. | KTK (tergantung pH) | M+X- + H+ === M+ + HX (**) |
| 7. | Muatan pada |   Si Si |
| | patahan |   O 0.5- + H+ === OH 0.5+ |
| | silikat | Al Al |
| | | Al-OH0.5- + H+ ==== Al-OH2 0.5+ |
| 8. | Sistem redoks | Mn2+ + H2O + O2 === 2 H+ + MnO2 |
| | | 2Fe2+ + 5 H2O + O2 === 4H+ + 2Fe(OH) 3 |
| | | H2S + 2O2 === 2H+ + SO4= |
| | | NH4+ + 2O2 === 2 H+ + NO3- + H2O |
| 9. | Ion dalam | HPO4= + H+ === H2PO4- |
| | larutan | H2CO3 === HCO3- + H+ === CO3= + 2 H+ |
| | | Cu++ + OH- ==== CuOH+ |
Keterangan: *) Ch adalah khelat, mencerminkan elektron donor. (**) X merupakan tapak muatan yang tergantung pH, terutama karboksilat dan fenolat, M+ merupakan kation tukar.
(a). denitrifikasi nitrat, kombinasi reaksi 1 dan 4
(b). reduksi MnO2 menjadi Mn++, reaksi no. 5
(c). reduksi Cu++ menjadi Cu+, reaksi no. 7
(d). reduksi oksida hidrous Fe+++ menjadi Fe++, no. 8
(e). reduksi SO4= menjadi H2S, reaksi no. 9
(f). produksi CH4, reaksi no. 10
(g). produksi H2, reaksi no. 12
Faktor lain yang sangat penting dalam menentukan konsentrasi hara dalam larutan tanah adalah potensial redoks (Eh). Faktor ini berhubungan dengan keadaan aerasi tanah yang selanjutnya sangat tergantung pada laju respirasi jasad renik dan laju difusi oksigen. Ia mempengaruhi kelarutan unsur hara mineral yang mempunyai lebih dari satu bilangan oksidasi (valensi). Unsur-unsur ini adalah C, H, O, N, S, Fe, Mn, dan Cu. Kandungan air yang mendekati atau melebihi kondisi kejenuhan merupakan sebab utama dari buruknya aerasi karena kecepatan difusi oksigen melalui pori yang terisi air jauh lebih lambat daripada pori yang berisi udara. Ikhtisar beberapa reaksi redoks yang penting disajikan dalam Tabel 3. Informasi dalam tabel ini menyatakan bahwa kalau tanah yang semula dalam kondisi oksidasi menjadi lebih reduksi mka akan dapat terjadi reaksi-reaksi berikut ini.
Tabel 2. Beberapa reaksi oksidasi-reduksi yang penting dalam tanah
| No. | Eh (mV) | Reaksi |
| 1. | 968 |  2NO3- + 8H+ + 6e N2 + 4 H2O |
| 2. | 815 |  O2 + 4H+ + 4e 2H2O |
| 3. | 771 |  Fe3+ + e Fe++ |
| 4. | 421 |  NO3- + 2H+ + 2e NO2- + H2O |
 5. | 401 | MnO2 + 4H+ + 2e Mn++ + 2 H2O |
| 6. | 345 |  NO2- + 8H+ + 6e NH4+ + 2 H2O |
| 07. | -135 |  Cu++ + e Cu+ |
| 8. | -185 |  Fe(OH)3 + 3H+ + e Fe++ + 3 H2O |
| 9. | -214 |  SO4= + 10H+ + 8e H2S + 4H2O |
| 10. | -245 |  CO2 + 8H+ + 8e CH4 + 2 H2O |
| 11. | -278 |  N2 + 8H+ + 6e 2NH4+ |
| 12. | -414 | 2H+ + 2e H2 |
Sumber: Garrels dan Christ (1965)
Reaksi-reaksi lainnya berhubungan dengan batas atas stabilitas air (reaksi No.2), nisbah Fe+++ dengan Fe++ dalam larutan tanah (reaksi No.3), proses nitrifikasi (reaksi No.4 dan 6), dan proses fiksasi nitrogen (reaksi No.11). Denitrifikasi dan reduksi Mn masih dapat berlangsung dalam tanah yang basah tetapi tidak jenuh air. Reaksi lainnya umumnya memerlukan kondisi jenuh dan tergenang. Reduksi feri-oksida akan menghasilkan pelepasan fosfat yang terfiksasi oleh oksida, yang dapat memberikan sumbangan kepada nutrisi tanaman seperti padi yang dapat tumbuh pada kondisi tergenang. Potensial baku (Eh) pada Tabel 2 hanya menjelaskan apa yang mungkin terjadi secara termodinamika. Laju aktual dari reaksi sangat tergantung pada sistem ensim jasad renik. Akan tetapi pentingnya pengaruh potensial redoks tanah terhadap komposisi larutan tanah sangatlah jelas.
Faktor lain, seperti suhu dan kekuatan ionik larutan-tanah, juga dapat mempengaruhi reaksi-reaksi yang mengendalikan konsentrasi hara dalam larutan tanah.
B. Pergerakan Unsur Hara menuju Permukaan Akar
Ø Intersepsi akar (root interception)
Kalau akar tanaman tumbuh dan berkembang dalam tanah, mereka menempati ruang yang semula ditempati oleh unsur hara yang dapat diserap. Oleh karena itu permukaan akar harus kontak dengan unsur hara ini selama proses penggantian ruang tersebut. Estimasi sumbangan intersepsi akar terhadap kebutuhan hara tanaman dapat dilakukan atas dasar tiga asumsi berikut:
(1). Jumlah maksimum hara yang di-intersep adalah jumlah yang diperkirakan tersedia dalam volume tanah yang ditempati oleh akar
(2). Akar menempati rata-rata 1% dari total volume tanah
(3).Sekitar 50% dari total volume tanah terdiri atas pori; oleh karenanya akar menempati sekitar 2% dari total ruang pori.
Atas dasar asumsi-asumsi ini, nilai-nilai dalam Tabel 4 telah dapat dihitung oleh Barber (1966) untuk tanah lempung-debu fertil. Unsur hara yang dapat disuplai secara lengkap oleh intersepsi adalah Ca, sedangkan sumbangan yang cukup besar dijumpai pada unsur Mg, Mn, dan Zn. Perlu diketahui bahwa nilai-nilai ini merupakan batas maksimum yang mungkin bagi intersepsi akar karena beberapa bagian dari akar dapat meningkatkan volumenya tanpa menyerap hara dari volume tanah yang digantikannya, dan sebagian massa tanah yang terdesak akan menyingkir tanpa kontak dengan permukaan akar.
Walaupun nilai-nilai absolut tidak dapat ditentukan, tampak bahwa intersepsi akar akan menyediakan lebih banyak kebutuhan hara kalau tanaman mempunyai sistem perakaran yang ekstensif dan kalau konsentrasi hara tersedia dalam zone perakaran cukup tinggi.
Tabel 3. Estimasi jumlah hara yang disuplai oleh tiga mekanisme kepada akar jagung yang tumbuh dalam tanah lempung-debu yang dipupuk dosis tinggi dan pH tanah 6.8.
| Unsur | Total | Jumlah yang disuplai oleh: | ||
| hara | Serapan | Intersepsi | Aliran massa | Difusi |
| | .......... | ........... | kg/ha ....... | ......... |
| Ca | 23 | 66 | 175 | - |
| Mg | 28 | 16 | 105 | - |
| K | 135 | 4 | 35 | 96 |
| P | 39 | 1 | 2 | 36 |
| Mn | 0.23 | 0.1 | 0.05 | 0.08 |
| Zn | 0.23 | 0.1 | 0.53 | - |
| Cu | 0.16 | 0.01 | 0.35 | - |
| B | 0.07 | 0.02 | 0.70 | - |
| Fe | 0.80 | 0.10 | 0.53 | 0.17 |
Sumber: Barber (1966).
Ø Aliran massa (mass-flow)
Air secara terus-menerus bergerak mendekati atau menjauhi permukaan akar. Sejumlah air kontak dengan permukaan akar kalau ia diserap untuk menggantikan kehilangan transpirasi. Sejumlah air lainnya kontak dengan permukaan akar kalau ia bergerak dalam responnya terhadap gradien potensial air dalam tanah. Air tanah ini mengandung unsur hara terlarut dan jumlah unsur hara tertentu yang diangkut ke prmukaan akar oleh salah satu dari proses ini disebut sebagai hara yang diangkut oleh aliran massa.
Persentase kebutuhan hara yang dapat dipenuhi oleh aliran massa tergantung pada (a) kebutuhan tanaman akan unsur hara, (b) konsentrasi hara dalam larutan tanah, (c) jumlah air yang ditranspirasikan per unit bobot jaringan, dan (d) volume efektif air, yang bergerak karena gradien potensial dan yang kontak dengan permukaan akar.
Kontribusi proses yang terakhir ini sulit ditentukan, sehingga estimasi kontribusi hara dari aliran massa biasanya didasarkan atas konsentrasi hara dan jumlah air transpirasi per satuan bobot jaringan. Estimasi seperti ini disajikan dalam Tabel 3. Tampak bahwa aliran massa dapat menjadi kontributor dominan untuk hara Ca, Mg, Zn, Cu, B dan Fe. Demikian juga, akurasi hasil estimasi masih dapat dipertanyakan karena asumsi-asumsi yang terlibat.
Ø Difusi (diffusion)
Dari estimasi dalam Tabel 3 tampak bahwa kebutuhan P dan K biasanya tidak dapat dipenuhi dari intersepsi dan aliran massa. Oleh karena itu harus dipenuhi oleh proses difusi. Persamaan berikut ini melukiskan faktor-faktor penting yang menentukan kecepatan difusi unsur hara menuju ke permukaan akar:
dq/dt = DAP(C1 - C2) / L
dimana:
dq/dt=mencerminkan laju difusi ke permukaan akar
D = koefisien difusi unsur hara dalam air
A = luas penampang yang diasumsikan mencerminkan total permukaan penyerapan dari akar tanaman untuk maksud difusi ini.
P = fraksi dari volume tanah yang ditempati oleh air (juga termasuk faktor tortuosity)
C1= konsentrasi hara terlarut pada suatu titik yang berjarak L dari permukaan akar
C2 = konsentrasi hara terlarut pada permukaan akar
L = jarak dari permukaan akar ke titik tertentu C1.
Persamaan ini tidak akan berlaku secara tepat untuk sistem tanah, akan tetapi ia mampu menunjukkan faktor-faktor apa saja yang mempengaruhi kecepatan difusi unsur hara seperti P dan K ke permukaan akar, yaitu:
(1). Faktor P. Ini mencerminkan fraksi dari total volume tanah yang mengandung air. Laju difusi akan tergantung pada kadar air tanah, dan tanah yang bertekstur halus diharapkan akan memungkinkan difusi yang lebih cepat pada kondisi konsentrasi larutan yang sama dibandingkan dengan tanah yang teksturnya kasar karena ia mempunya kapasitas menahan air yang lebih besar pada potensial air tanah yang setara.
(2). Besarnya gradien konsentrasi (C1-C2)/L. Konsentrasi yang tidak sama akan menyediakan gaya dorong bagi difusi. Kalau C1 merupakan konsentrasi larutan tanah dan C2 konsentrasi pada permukaan akar, laju difusi akan lebih tinggi kalau C1 semakin besar dan C2 semakin kecil dan L konstan. Sehingga kemampuan tanaman untuk menyerap hara menurunkan konsentrasi C2 hingga sangat rendah dan hal ini akan meningkatkan laju difusi yang tinggi karena konsentrasi hara dalam larutan (C1) menjadi tinggi. Faktor jarak L akan dipengaruhi oleh adanya faktor kapasitas dalam kesetimbangan dengan larutan tanah karena reaksi kesetimbangan akan cenderung mempertahankan konsentrasi yang relatif tinggi di dekat permukaan akar.
(3). Faktor A. Mencerminkan total luas permukaan akar yang tersedia untuk penyerapan dan menjadi fakor yang sangat penting. Sejumlah hara yang sama dapat diserap dengan laju yang lebih lambat per satuan luas permukaan kalau total luas permukaan penyerapan lebih besar. Oleh karena itu, luasnya sistem perakaran merupakan faktor penting yang mempengaruhi serapan yang dikendalikan oleh difusi. Distribusi akar dalam kaitannya dengan distribusi spasial unsur hara tersedia dan air tersedia sangat penting. Unsur hara, baik alami maupun yang ditambahkan, cenderung terkonsentrasi dalam tanah lapisan olah. Akan tetapi lapisan tanah ini cenderung untuk mengering selama periode kekeringan dan ketersediaan hara tersebut menurun secara drastis. Sehingga ketersediaan hara pada tahun-tahun kering akan banyak ditingkatkan kalau ada suplai hara dan air dalam subsoil dan kalau distribusi akar dalam subsoil memadai jumlahnya. Operasi pengolahan tanah dapat mempengaruhi distribusi spasial dan ketersediaan hara.
C. Pembaharuan Hara dalam Larutan Tanah
Kalau unsur hara diambil dari larutan tanah, akan terjadi kecenderungan untuk menggantikan defisit hara dari fase padatan tanah. Konsentrasi hara dalam larutan tanah sering disebut sebagai faktor intensitas dan sumber hara pada fase padatan tanah yang mensuplai kembali larutan tanah disebut sebagai faktor kapasitas.
Faktor kapasitas dapat dibagi-bagi secara sembarangan menjadi tiga kategori, yaitu:
(1). bentuk-bentuk yang berkesetimbangan secara cepat dengan larutan tanah.
(2). bentuk-bentuk yang berkesetimbangan secara lambat hingga agak lambat (kesetimbangan semu) dengan larutan tanah
(3). bentuk-bentuk yang tidak berkesetimbangan dengan larutan tanah, karena tidak ada reaksi balik (unsur hara dibebaskan tetapi tidak dijerap kembali).
Teladan bentuk-bentuk yang kerkesetimbanagn secara cepat dengan larutan tanah akan berupa K-tukar, Ca-tukar atau Mg-tukar dan P-permukaan. Teladan bentuk-bentuk yang lambat berkesetimbangan dengan larutan tanah adalah K-terfiksasi dan P yang terdifuse ke bawah permukaan mineral penyerap atau ke dalam interior agregat tetapi masih dapat terdifusi kembali ke permukaan dalam jangka waktu yang cukup panjang kalau gradien aktivitasnya menjadi sesuai. Teladan bentuk yang tidak berkesetimbangan atau reaksi satu arah adalah pelepasan hara seperti N, P, dan S oleh dekomposisi bahan organik, dekomposisi mineral yang semula dibentuk dalam sistem bersuhu tinggi, dan input dari atmosfer. Beberapa mineral primer dapat menunjukkan kecenderungan untuk mengalami reaksi balik kalau laju dekomposisinya dikendalikan oleh konsentrasi produk dekomposisi dalam larutan tanah.
D. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kemampuan Tanaman Menyerap Hara
Faktor-faktor tanah yang mempengaruhi kemampuan tanaman menyerap hara adalah:
(1). Konsentrasi oksigen dalam udara tanah. Energi yang diperlukan untuk serapan hara berasal dari proses respirasi dalam akar tanaman. Untuk semua tanaman akuatik ternyata proses respirasi ini tergantung pada suplai oksigen dalam udara tanah. Oleh karena itu aerasi yang buruk akan menghambat proses penyerapan unsur hara, disamping mempengaruhi tingkat oksidasi beberapa macam unsur hara.
(2). Temperatur tanah. Penyerapan unsur hara berhubungan dengan aktivitas metabolik yang selanjutnya sangat tergantung pada suhu. Konsentrasi hara dalam larutan tanah yang lebih besar seringkali diperlukan untuk mencapai laju pertumbuhan maksimum dalam kondisi tanah dingin dibandingkan dengan tanah-tanah yang hangat. Hal ini telah terbukti dengan unsur hara P.
(3). Reaksi-reaksi antagonistik yang mempengaruhi serapan hara. Walaupun konsentrasi hara pada permukaan akar dapat menjadi faktor paling kritis yang mempengaruhi laju serapan hara pada kondisi lingkungan normal, reaksi-reaksi antagonistik di antara ion-ion juga dapat menjadi penting. Kurva baku respon hasil tanaman terhadap penambahan unsur hara tunggal mula-mula menunjukkan daerah respon pertumbuhan kemudian daerah hasil maksimum yang mendatar, dan akhirnya zone depresi hasil kalau konsentrasi mendekati tingkat toksik. Kisaran hasil maksimum di daerah yang mendatar tergantung pada hara (sempit untuk unsur mikro, lebar untuk unsur makro) dan pada konsentrasi relatif unsur hara lainnya. Suatu teladan kondisi yang terakhir ini adalah terjadinya depresi hasil akibat penambahan K pada tanah-tanah yang miskin Mg. Efek antagonistik K terhadap serapan Mg dapat mengakibatkan depresi hasil karena defisiensi Mg.
(4). Substansi toksik. Suatu substansi yang mengganggu proses metabolisme tanaman juga dapat mempengaruhi serapan hara. Substansi toksik seperti ini di antaranya adalah konsentrasi Mn atau Al yang tinggi dalam tanah masam, konsentrasi garam terlarut yang sangat tinggi, jumlah B yang berlebihan, dan lainnya.
E. Faktor yang Mempengaruhi Ketersedian Hara dan Metode Uji-tanah
Bagan umum ketersediaan unsur hara disajikan dalam Gambar 1. Tujuan dari bagan ini adalah memvisualkan berbagai input hara ke dalam larutan tanah darimana ia dapat diekstraks oleh tanaman. Pemahaman tentang besaran relatif setiap input untuk setiap unsur hara tertentu dan variabilitas selama musim pertumbuhan akan sangat berguna dalam mengembangkan atau mengevaluasi uji-tanah untuk unsur hara tersebut. Misalnya saja, permasalahan manakah yang terbaik, menganalisis faktor intensitas atau faktor kapasitas.
M-atmosfer
 | |||||
 |  | ||||
Penguapan panen
|
M-tanaman M-ternak | |||||
 |  | ||||
|
Bentuk M yg
Cepat berke- M-larutan tanah 
setimbangan |  | ||||||||||
 | |||||||||||
 | |||||||||||
 |  | ||||||||||
Bentuk M lambat-
medium | |||||
| |||||
 | |||||
Gambar 2. Bagan ketersediaan hara secara umum. M menyatakan unsur hara.
Secara teori penggunaan faktor intensitas lebih sesuai kalau faktor kapasitas mampu mempertahankan konsentrasi larutan tanah secara seragam (konstan) sepanjang musim. Kondisi ini biasanya ditemukan pada unsur hara P, Ca, dan Mg dan kadangkala juga K. Dalam kasus-kasus dimana uji P tanah telah diperbandingkan pada berbagai tanah, maka P larut air biasanya berkorelasi lebih baik daripada faktor kapasitasnya dengan serapan tanaman. Tujuan utama mengadopsi metode ini untuk penggunaan rutin uji tanah disebabkan oleh kenyataan bahwa konsentrasi P sangat rendah (kadangkala kurang dari 0.1 ppm) sehingga mempersulit teknik analitiknya.
Tabel 4. Penahanan Ca++ dan NH4+ dalam bentuk dapat ditukar oleh berbagai material setelah pencucian dengan larutan 0.05N Ca-asetat dan 0.05N amonium asetat.
| Material | Posisi pertukaran yang ditempati oleh | |
| | Ca++ | NH4+ |
| | ............... % ............ | |
| Asam humat | 92 | 8 |
| Montmorilonit | 63 | 37 |
| Kaolinit | 54 | 46 |
| Muskovit | 6 | 94 |
Sumber: Schachtschabel (1940).
Dalam beberapa situasi dimungkinkan untuk menurunkan faktor kapasitas cukup besar dalam satu musim pertumbuhan sehingga ukuran faktor kapasitas sangat diperlukan untuk mendukung informasi faktor intensitas (misalnya Kalium). Kalau pengukuran faktor kapasitas diperlukan maka biasanya akan lebih banyak ditemukan masalah interpretasinya karena hubugan antara kedua faktor ini berbeda-beda di antara individu tanah. Hal ini dilukiskan oleh adanya variasi afinitas relatif berbagai material pertukaran kation terhadap kation Ca++ dan NH4+ (Tabel 4).
Tapak fiksasi Ion tukar pada koloid tanah 
Liat Alofan, karbonat Bahan organik Ca++, Mg++,Na+,K+,NH4+
K,Mg,NH4 Al, Fe-oksida N,S,P,Cu Al+++, H+, Mn++, H2PO4-,SO4=
 | |||
 | |||
cepat
lambat lambat lambat
Pupuk Larutan tanah Lapukan cepat NO3-, SO4=, Cl-, H3BO3 lambat mineral
ion-ion yang membentuk khelat
 |  |
difusi C difusi
aliran massa E
pertumbuhan akar P
A
T
Permukaan akar tanaman
Penyerapan aktif Ekskresi
dan pasif H+, OH- dan HCO3-
C
E
P
A
T
Interior akar tanaman
Gambar 2. Kesetimbangan yang terlibat dalam suplai hara kepada akar tanaman.
Tabel 5. Pembandingan jumlah kation dalam kompleks jerapan dan larutan tanah pada beberapa order tanah
| Order | Kation tukar | Kation larutan | (Larutan/Tukar)x 100 | |||||||||
| Tanah | Ca | Mg | K | Na | Ca | Mg | K | Na | Ca | Mg | K | Na |
| | | ................... me/100 g ......... | ........ % .......... | |||||||||
| Oksi-sol | 1.3 | 1.7 | 0.5 | 0.1 | 0.009 | 0.016 | 0.010 | 0.007 | 0.7 | 0.9 | 2.0 | 7.0 |
| Ultisol | 3.8 | 3.9 | 0.3 | 0.2 | 0.011 | 0.028 | 0.005 | 0.015 | 0.3 | 0.7 | 1.7 | 7.5 |
| Alfisol | 8.7 | 5.9 | 1.0 | 0.1 | 0.016 | 0.024 | 0.016 | 0.014 | 0.2 | 0.4 | 1.6 | 14.0 |
| Verti-sol | 13.5 | 10.4 | 0.4 | 0.2 | 0.036 | 0.057 | 0.003 | 0.026 | 0.3 | 0.6 | 0.8 | 13.0 |
Sumber: Roux (1966).
Situasi seperti ini analog dengan hubungan antara enerji potensial atau enerji bebas air dalam tanah (ketersediaan) dan jumlah air yang ada (suplai). Telah diketahui bahwa kalau jumlah air dalam tanah berkurang maka ketersediaannya juga berkurang. Hal yang serupa juga berlaku bagi unsur hara. Oleh karena itu dalam rangka untuk mendeskripsikan secara tepat status hara dalam tanah maka diperlukan karakterisasi hubungan antara potensial kimia atau tingkat enerji bebas dari hara dalam larutan tanah (faktor intensitas) dan jumlah yang ada pada fase padatan (faktor kuantitas). Kemampuan suatu sistem untuk memperbaharui larutan tanah diukur dari faktor kapasitasnya yang merupakan nisbah antara perubahan faktor kuantitas dengan unit perubahan faktor intensitas. Karakterisasi ini seringkali memerlukan banyak kerja dan paling tidak memerlukan dua analisis setiap sampel tanah; diperlukan pengukuran terpisah konsentrasi larutan dan jumlah hara yang labil.
IV. KESIMPULAN
F Unsur Hara adalah senyawa organik dan anorganik yang ada di dalam tanah atau dengan kata lain nutrisi yang terkandung dalam tanah.
F Berdasarkan tingkat kebutuhannya maka dapat di golongkan menjadi 2 bagian yaitu Unsur Hara Makro (unsur hara yang dibutuhkan oleh tanaman dalam jumlah besar ) dan Unsur Hara Mikro (unsur hara yang dibutuhkan oleh tanaman dalam jumlah kecil / sedikit)
F Kebutuhan unsur hara ini mutlak bagi setiap tanaman dan tidak bisa digantikan oleh unsur yang lain tentunya dengan kadar yang berbeda sesuai jenis tanamannya sebab jika kekurangan unsur hara akan menghambat pertumbuhan tanaman/tumbuhan itu sendiri.
F Peranan Unsur hara mikro sebagai berikut :
1. Turut menyusun jaringan tubuh tanaman
2. Untuk Metabolisme
3. Sebagai Penyangga, garam-garam mineral yang diabsobsi dari tanah sering mempunyai pengaruh
4. Bertindak sebagai katalisator atau stimulator
5. Sebagai bagian dari protoplasma dan dinding sel, beberapa untuk merupakan bagian penting dari molekul-molekul yang ada didalam sel
F Unsur Mobil : Unsur yang mudah bergerak dalam tanaman ( N, P, K, Mg, S ) ® Daun Tua
F Unsur Immobil : Unsur yang tidak bergerak dalam tumbuhan ® Daun Muda
F Unsur hara makro adalah unsure hara esensial dengan konsentrasi 0,1 % atau lebih. Termasuk unsur makro adalah C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, dan S
F Unsur hara mikro adalah unsure dengan konsentrasi kurang dari 0,1 %. Termasuk unsure mikro adalah Cl, Fe, Mn, B, Zn, Cu, dan Mo
F Mekanisme penyediaan unsur hara dalam tanah melalui tiga mekanisme, yaitu:
1. Aliran Massa (Mass Flow)
2. Difusi
3. Intersepsi Akar
1. Aliran Massa (Mass Flow)
2. Difusi
3. Intersepsi Akar
F Pengangkutan Apoplas adalah Pengangkutan sepanjang jalur ekstraseluler yang terdiri atas bagian tak hidup dari akar tumbuhan, yaitu dinding sel dan ruang antar sel. air masuk dengan cara difusi, aliran air secara apoplas tidak tidak dapat terus mencapai xilem karena terhalang oleh lapisan endodermis yang memiliki penebalan dinding sel dari suberin dan lignin yang dikenal sebagai pita kaspari. Dengan demikian, pengangkutan air secara apoplas pada bagian korteks dan stele menjadi terpisah.
F Pengangkutan Simplas adalah Padap pengangkutan ini, setelah masuk kedalam sel epidermis bulu akar, air dan mineral yang terlarut bergerak dalam sitoplasma dan vakuola, kemudian bergerak dari satu sel ke sel yang lain melalui plasmodesmata. Sistem pengangkutan ini , menyebabkan air dapat mencapai bagian silinder pusat. Adapun lintasan aliran air pada pengangkutan simplas adalah sel - sel bulu akar menuju sel - sel korteks, endodermis, perisikel, dan xilem. dari sini , air dan garam mineral siap diangkut keatas menuju batang dan daun
F faktor-faktor penting yang menentukan kecepatan difusi unsur hara menuju ke permukaan akar: dq/dt = DAP(C1 - C2) / L
F Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kemampuan Tanaman Menyerap Hara
1. Konsentrasi oksigen dalam udara tanah.
2. Temperatur tanah.
3. Reaksi-reaksi antagonistik yang mempengaruhi serapan hara.
4. Substansi toksik
V. SARAN
Apa yang disajikan dalam karya ilmiah ini bukan permasalahan baru tetapi berupa rangkuman dari sumber atau literature. Oleh sebab untuk lebih baiknya karya ilmiah ini perlu didiskusikan bersama dan masukkan dari ibu dosen mata kuliah
V. DAFTAR PUSTAKA
Ø Lakitan, Benyamin.1993. Dasar – Dasar Fisiologi Tumbuhan. PT RajaGrafindo Persada. Jakarta.
Ø Salisbury, Frank B, dan Cleon W Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid 1. ITB. Bandung.
Ø Dwidjoseputro, D. 1981. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Penerbit PT Gramedia: Jakarta.
Ø Gardner, F. B., R.B. Pearce dan R. Mitchell, 1991. Fisiologi Tanaman Budidaya. Terjemahan H. Susilo dan Subiyanto. UI Press: Jakarta.
Ø Wilkins, M.B., 1992. Fisiologi Tanaman. Penerjemah Sutedjo M.M dan Kartasapoetra A.G. penerbit Bumi Aksara: Jakarta.
kerennnnzzz
BalasHapus