UNSUR HARA DAN PENYERAPAN GARAM MINERAL

FISIOLOGI POHON
UNSUR HARA
dan
PENYERAPAN
Fakultas Kehutanan
Universitas Gadjah Mada
Unsur Hara Esensial
Merupakan bagian dari molekul penyusun
tanaman
terlibat dalam metabolisma
2. Fungsinya tidak dapat digantikan oleh unsur
hara lain sehingga tumbuhan tidak dapat
menyelesaikan siklus hidupnya tanpa unsur
hara tersebut
1.
* Unsur Hara Esensial ada17 unsur meliputi :
makronutrients dan mikronutrients
* Unsur hara yg mempengaruhi pertumbuhan, tdp dlm
jaringan dlm jml besar (mis: Na) bukan mrp unsur
hara esensial bila tanaman dpt hidup tanpa unsur
hara tsb.
Makronutrients
Unsur Hara
(C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S)
Mikronutrients
( Fe, Mn, Zn, Cu, B, Mo, Cl, Co)
Makronutrients : Diperlukan tanaman dalam jumlah besar
(Kandungan dalam daun > 1000 ppm)
Mikronutrients : Diperlukan tanaman dalam jumlah kecil
Setiap unsur hara mempunyai fungsi yang tertentu/spesifik
Secara umum, fungsi unsur hara bagi tanaman digolongkan:
a. penyusun/bagian jaringan tanaman: N, P, K, Ca, Mg, S
b. Katalisator reaksi: Fe, Co, Zn, Mn, Mg, B
c. Pengatur tekanan osmosis: KH, garam-garam
d. Penyusun dari sistem buffer: P, Ca, Mg, K
e. Pengatur permeabilitas membran: Ca, Na
Kekurangan unsur hara (defisiensi)
perubahan proses
biokimia dan fisiologis yg dpt menyebabkan perubahan
morfologis
gejala/symptoms
(deficiency symptoms)
Gejala kekurangan unsur hara (Deficiency symptoms):
- Pertumbuhan terhambat (kerdil/stunted)
- Klorosis n diskolorasi
- Perubahan anatomis & sitologis
deformasi
Gejala defisiensi dpt tjd pada bagian atas tanaman (muda)
atau bagian bawah tanaman (tua) tergantung pada
mobilitas unsur hara tersebut dalam jaringan tanaman
Imobil: Ca, B
Relatif imobil: Fe, Mn
Moderat:
Relatif mobil: S
Mobil: N, P, K, Mg
MAKRONUTRIENTS
C, H, O
- Merupakan unsur hara yang diserap dari udara dan air
- Penyusun karbohidrat, lemak, protein, selulosa dan
hemiselulosa
- Karbohidrat (CH2O)n merupakan kerangka atau struktur
tanaman dan sumber tenaga metabolik
C diserap dalam bentuk CO2 melalui daun
H diserap dalam bentuk H+ dan H2O
O diserap dalam bentuk O2 dan CO2 melalui daun
N
- Penyusun asam amino, protein dan asam nukleat
- Esensial dlm proses pembelahan sel, pembesaran sel (pertumbuhan)
- Bergerak dalam tubuh tanaman (mobile)
- Berpindah ke jaringan muda, sehingga defisiensi pertama kali tampak
pada jaringan yang lebih tua
•S
- Penyusun protein
- Merupakan bagian dari asam amino tertentu,
koenzim A dan vitamin-vitamin tertentu
- Mengaktifkan enzim proteolitik tertentu
- Bergerak dalam tubuh tanaman meski
redistribusinya tidak senyata N
Defisiensi S :
- Menyebabkan tanaman kerdil
- daun tanaman menguning
- Batang kurus
P
- Terutama diserap dalam bentuk H2PO4- dan berada dalam konsentrasi
yang rendah dalam tanah
- Komponen ATP, asam nukleat dan banyak substrat metabolisme,
kofaktor berbagai enzim, senyawa perantara fotosintesis dan respirasi
- Komponen penting dalam sistem informasi genetik (DNA dan RNA)
- Redistribusi dalam tubuh tanaman dari bagian tua ke bagian muda
- Fosfor cadangan dapat diremobilisasi untuk menyokong laju
metabolisme selama perkecambahan biji
Defisiensi Fosfor :
- Berlawanan dengan defisiensi N dan S, yaitu daun tidak menguning
melainkan hijau gelap atau hijau kebiruan
- Daun tua menunjukkan gejala pertama defisiensi Fosfor
- Tanaman kerdil
K
- Pengaktif enzim, terlibat dalam pengendalian tekanan osmosis sel
stoma, memegang peran pada semua jalur metabolisme
- Pengambilan K dalam bentuk kation K+
- Membantu pemeliharaan potensial osmotis dan pengambilan air
- Menyeimbangkan muatan-muatan anion dan mempengaruhi
pengambilan dan transpor anion
- mengurangi berjangkitnya penyakit-penyakit tertentu khususnya
jatuh rebah
- Meningkatkan pertumbuhan dan indeks luas daun
 asimilasi CO2 meningkat
Defisiensi Kalium :
- Jumlah akar penunjang menurun
- Parenkim batang mengalami desintegrasi
- Pada tingkat parah muncul bintik nekrotik antara urat daun, pucuk
dan tepi daun
- Pada beberapa tanaman semusism meningkatnya jatuh rebah
batang dan akar
Ca
- Penyusun struktur dan permeabilitas dinding sel
- Diserap dalam bentuk kation bivalen Ca2+
- Merupakan unsur esensial yang paling tidak bergerak (tidak
didistribusikan padajaringan yang lebih muda/imobile)
- Pengambilan dan transpor terjadi secara pasif
- Merupakan penyusun dinding sel
- Esensial untuk pembelahan dan pemanjangan sel
- Esensial untuk pengaturan selektif membran sel
- Daun muda dan buah yang sedang berkembang secara penuh
tergantung pada pengiriman Ca dalam aliran transpirasi dari xylem
Defisiensi kalsium :
- Tampak pertama kali pada bagian-bagian tanaman muda
- Daun menjadi klorosis dan berubah bentuk
- Meristem tanaman (akar,pucuk, buah dan nodul) mengalami kelainan
bentuk dan ujung cabangnya mati
Mg
- Penyusun klorofil dan kofaktor berbagai enzim yang
terlibat dalam fosforilasi
- Diserap dalam bentuk Mg2+
- Bergabung dalam ATP (membuat ATP berfungsi dalam
berbegai reaksi)
- Bergerak dalam tanaman
Defisiensi magnesium :
- Klorosis pada daun tua bagian antar urat daun, karena
sel mesofil di dekat ikatan pembuluh mempertahankan
klorofil lrbih lama daripada sel parenkim diantaranya
MIKRONUTRIENTS
Fe
- Pengambilan terutama dalam bentuk Fe 2+
- Tidak bergerak dalam tumbuhan dan tidak
didistribusikan kembali
- Penyusun enzim-enzim pada pengangkutan electron
(sitokrom dan feredoksin)
- Penyusun enzim-enzim katalase dan peroksidase
- Dibutuhkan dalam pembentukan ultras truktur kloroplas
sehingga secara tidak langsung mempengaruhi tingkat
klorofil
Defisiensi besi :
- Berkurangnya jumlah dan ukuran kloroplas
- Pada tanaman semusim grana dan lamela kloroplas
berkurang
Boron
- Diabsorbsi oleh partikel tanah sebagai borat (HBO3)
- Relatif tidak bergerak dalam tanaman sehingga pengambilan B terutama
malalui transpor pasif
- Mempengaruhi perkembangan sel
- Mengendalikan transpor gula dan pembentukan polisakarida
- Bersama Ca diperlukan untuk pembentukan dinding sel dan untuk metabolisme
senyawa pektat
Defisiensi boron :
- Berjangkitnya banyak penyakit fisiologis (bukan patogen)
- Gagalnya pembungaan dan fase reproduktif
- Terbentuknya roset pucuk, daun kecil dan klorosis
Mn
- Terdapat dalam tiga bentuk teroksidasi (Mn2+, Mn3+ dan Mn4+)
- Kofaktor enzim-enzim yang terlibat dalam sintesis asam lemak dan
sintesis nukleotida
- Esensial dalam fotolisis fotosintesis, fotosistem berlangsung
dengan adanya Mn
- Pemecahan H2O dalam fotosintesis
- Relatif tidak bergerak namun teristimewa karena ditranslokasikan
ke jaringan-jaringan yang lebih muda dan meristematik
- Mengaktifkan IAA oksidase, yang mengakibatkan berkurangnya
konsentrasi IAA dalam jaringan
- Dapat mengganti Mg dalam reaksi tertentu
Defisiensi Mangan :
- Gejala awal klorosis di antara urat-urat daun muda atau daun tua
diikuti muncul bercak nekrotis
- Muncul bintik atau bercak abu-abu pada daun muda
- Bercak coklat pada kacang kapri
•
Zn
- Diserap dalam bentuk Zn2+
- Esensial untuk enzim-enzim dalam sintesis triptofan
- Bersama Cu merupakan penyusun superoksida dismutase, yang dapat
memecah O2 molekuler
- Kofaktor karbonat anhidariase
Difesiensi seng :
- Pengurangan sintesis RNA dan ribosom
- Ukuran daun kecil diikuti klorosis pada daun termuda, pada tingkat akut
klorosis pada parenkim antar urat daun
- Pertumbuhan daun terhambat dan akhirnya mati ujung-ujung cabangnya
Cu
- Diserap dalam bentuk ion kupri Cu2+
- Berhubungan dengan sistem oksidase, berperan
dalam reduksi nitrit jadi amonia
- Dibutuhkan dalam jumlah sedikit sehinga jarang
tumbuhan kahat Cu
- Bagian penyusun enzim kloroplas plastosianin
dalam sistem transpor elektron antara fotosistem I
dan II
- Bagian dari beberapa oksidase (asam askorbat
oksidase dan polifenol oksidase)
- Bersama Zn dijumpai dalam superoksida dismutase
yang memecah O2 dalam organisme aerob
- Terdapat dalam sitokrom oksidase yaitu enzim
respirasi pada mitokondria
- Penyusun plastosianin, suatu protein kloroplas
Defisiensi tembaga :
- Daun muda sering menjadi hijau gelap dan berpilin
serta sering menunjukkan bercak nekrosis
- karena hanya dalam jumlah kecil dibutuhkan
tanaman, tembaga dapat menjadi racun pada biakan
larutan
Mo
- Berhubungan dengan sistem oksidase,
penyusun haemoglobin untuk pembentukan
bintil
- Banyak terdapat dalam tanah sebagai garam
molibdat (MoO42-)
- Sebagai carier elektron antara tahap
teroksidasi dan tereduksi dalam enzim nitrit
reduktase dan nitrat reduktase
- Menjadi bagian dari enzim xantin
dehidrogenase yaitu berperan dalam
perombakan purin yaitu adenin dan guanin
Defisiensi molibdenum :
- Berjangkitnya beberapa penyakit seperti
ujung cambuk dan kematian ujung cabang
- Kadang tidak terjadi klorosis, tapi daun muda
berpilin sangat parah dan kemudian mati
- Sering terjadi klorosis antar urat daun tua
atau pada daun tengahan yang kemudian
meluas ke daun muda
Cl
- Diserap dalam tanah dalam bentuk ion klorida (Cl-)
- Penting untuk reaksi fotosintesis yang menghasilkan oksigen
- Esensial untuk pengeluaran oksigen pada fotosistem II
- Penting untuk pertumbuhan akar dan pembelahan sel dalam daun
- Sebagai linarut yang aktif dalam mengendalikan tekanan osmotik
Defisiensi klor :
- Pada daun meliputi menurunnya pertumbuhan, pelayuan dan munculnya
bercak klorosis serta nekrosis
- Daun menjadi berwarna coklat tembaga
- Akar menjadi pendek tapi tebal atau membengkok di dekat ujung
Catatan:
- Ketersediaan unsur hara di tanah dipengaruhi oleh
jenis dan sifat tanah tersebut
- Diagnosis gejala kekurangan unsur hara (disamping
memperhatikan mobilitas unsur hara tersebut) juga
harus memperhatikan jenis dan sifat-sifat tanahnya
- Contoh:
- Gejala defisiensi Fe biasanya terjadi pada tanah alkalin dan
tidak pada tanah masam
PENYERAPAN UNSUR HARA
DAN
TRANSLOKASI
Tahap penyerapan unsur hara oleh akar
1. Pergerakan unsur hara (ion) dari tanah ke
permukaan akar

Difusi dan aliran masa bersama dg aliran air menuju
akar
transpirasi tanaman
2. Pergerakan ion & akumulasi dlm sel akar
 Apoplast dan symplast
3. Pergerakan ion dr permukaan akar ke xylem
 Apoplast dan symplast
4. Translokasi ion dari akar menuju daun
 Aliran masa dalam aliran transpirasi
 Di daun: ion dilepaskan dari xylem di tulang daun ke
apoplast di daun dan diakumulasi dalam sel daun
TERMINOLOGI
Pasif (tidak dipengaruhi metabolisme)
- Aliran massa
Merupakan aliran yang terjadi akibat perbedaan
tekanan, dan mengikutsertakan sejumlah gugus atom
atau molekul yang bergerak bersama
- Difusi
Terjadi akibat adanya perbedaan konsentrasi antara
satu titik dengan titik yang lain. Misal: senyawa organik
dalam sitosol yang masuk ke dalam sel dan
dimetabolismekan oleh mitokondria
Aktif
- Teori carrier/pembawa (menggunakan
energi hasil metabolisme)
Carrier merupakan semacam enzim yang bisa berubah
bentuk sehingga bentuknyapun bisa berubah
Carrier mampu memilih ion yang diangkutnya dan tidak
membawa ion yang bukan pasangannya
Bentuk ini dapat menembus membran plasma dari luar
ke dalam kemudian membentuk sesuatu yang lebih
komplek
Transport unsur hara
Apoplas
Bagian dari sel atau jaringan dimana ion atau bahan
terlarut lain dapat masuk secara bebas secara difusi.
daerah di dinding sel yang berisi air
pergerakan apoplas
Simplas
Bagian dari sel atau jaringan dimana ion tidak dapat
masuk secara difusi tetapi harus melalui transport aktif
pergerakan dari sel hidup yg satu ke sel yg lain
melalui plasmodesmata dalam dinding sel.
Endodermis
Xylem
Simplas
Korteks
Apoplas
Pita caspary
Perisikel
Floem
Jalur Lintasan
Apoplas
Jalur Lintasan
Simplas
Plasmodesmata
endodermis
SEKIAN
Larutan konsentrasi tinggi
membran sel
Larutan konsentrasi rendah
- Keseimbangan Donnan
Menerangkan pengaruh ion-ion yang terikat atau ion-ion
yang tidak dapat berdifusi
(Peristiwa elektrik dan difusi mengatur keseimbangan
ion-ion yang terikat)
Pertukaran ion terhalangi karena ion tidak dapat
berdifusi di dalam sel
Jika anion tidak dapat berdifusi di sebelah dalam maka
keseimbangan terjadi dengan menyerap kation sehingga
menaikkan konsentrasi dari larutan di dalam sebanding
dengan di luar membran
- Pertukaran ion
Masuknya ion hidrogen yang diserap melalui dinding sel
dapat diganti oleh sebuah ion kalium.
Ion hidrogen akan keluar menuju ke dalam larutan luar
dan ion kalium dapat diserap dinding sel yang akan
mengubahnya menjadi tidak aktif berosmosis
Dengan cara ini pula anion dapat bertukar dengan ion
hidroksil yang terserap
- Protein-lechitin sebagai carier
Menganggap adanya beberapa senyawa amfoter
sebagai carrier
Ion dari luar diambil oleh lecithin bergerak ke dalam dan
melepaskan ion dengan jalan hidrolisis
Ion-ion diambil dari permukaan luar dan dalam hidrolisis
ion-ion ini di lepaskan ke dalam
Selama sintesis lecithin membutuhkan ATP
- Teori pompa cytochrome
Asumsi bahwa carrier disini berupa anion cytochrome
Anion ini akan mengisi muatan-muatan positif yang
ditinggalkan elektron saat masuk ke dalam
Gerakan elektron diikuti oleh anion sampai permukaan
dalam dan kemudian dilepaskan ke dalam vakuola
- Teori carrier dengan tenaga metabolisme
Pertukaran anion dan kation dari larutan luar sel
mennggunakan sebagian energi respirasi
- Pinositosis
Plasma berfungsi mengambil dan mengumpulkan ionion masuk dalam ruangan dalam kenudian diteruskan
ke sebelah dalam atau berfungsi sebagai phagositosis