BAB II Hubungan Tanah * Tanaman

Hubungan Tanah – Tanaman
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Tanah sebagai media bertanam
Bentuk hara dalam tanah
Kuantitas dan intensitas hara
Gerakan hara dalam tanah
Mekanisme penyerapan hara oleh akar
Faktor penentu pertumbuhan tanaman
Kurva pertumbuhan tanaman
1
Tanah sebagai media bertanam
Soil is the medium wich supports the
growth of plants.
It provides mechanical supports, the
water and oxygen supplay to plant roots
as well as the plant nutrients.
Bab 2. 12 September 2006
2
Pertanian
Interaksi:
Manusia
Tanaman
Tanah (lingkungan)
Bab 2. 12 September 2006
3
Tanaman
Hidup :
Materi – Energi – Nyawa
Tumbuh : pertambahan fisik
Berkembang : bekerjanya fungsi
Bab 2. 12 September 2006
4
Fokus tanah:
Indonesia negara agraris
 petani atau buruh tani dengan
kepemilikan lahan sempit
Iklim tropika:
 CH tinggi, kelembaban tinggi,
temperatur hangat, perkembangan
tanah intensif.
Bab 2. 12 September 2006
5
BENTUK HARA TANAH
Jika tanah digambarkan selaku sistem,
maka dapat dipilahkan adanya komponen
masukan dan komponen keluaran.
Di dalam tanah unsur hara memiliki
berbagai bentuk dan kelincahan untuk
bergerak. Hara dapat mengalami alih rupa
dan alih tempat.
Bab 2. 12 September 2006
6
Sumber hara (1)
Perombakan bahan organik tanah.
Pelapukan mineral tanah.
Pemupukan.
Pembenah organik: rabuk, kompos, biosolid.
Penambatan N : legum.
Bab 2. 12 September 2006
7
Sumber hara (2)
Batuan: batuan fosfat, greensand.
Buangan industri: kapur, gipsum.
Pengendapan udara: N, S.
Pengendapan air: sedimen, erosi, banjir.
Bab 2. 12 September 2006
8
Pangkalan hara (1)
Larutan tanah: bentuk hara terlarut dalam
lengas tanah dan sifatnya tersedia segera
untuk diserap oleh akar bagi tanaman.
Bahan organik: selalu mengalami proses
perombakan dan oleh karena itu akan
melepaskan hara.
Bab 2. 12 September 2006
9
Pangkalan hara (2)
Organisme tanah: hara diambil untuk
metabolisme atau menjadi komponen
penyusun tubuhnya, sehingga
mengalami imobilisasi sementara.
Mineral tanah: hara yang berada dalam
pangkalan ini memeiliki sifat antara
cukup terlarut sampai sedikit terlarut.
Bab 2. 12 September 2006
10
Pangkalan hara (3)
Permukaan jerapan: hara dipegang
permukaan
tanah
oleh
berbagai
mekanisme, berkisar antara cepat
tersedia sampai sangat lambat tersedia.
Pertukaran kation: tipe yang sangat
penting dari jerapan permukaan tanah.
Bab 2. 12 September 2006
11
Hubungan Tanah – Tanaman

Tanah sebagai media bertanam

Bentuk hara dalam tanah

Kuantitas dan intensitas hara

Gerakan hara dalam tanah: difusi, aliran
masa,pertukaran

Mekanisme penyerapan hara oleh akar

Faktor penentu pertumbuhan tanaman

Kurva pertumbuhan tanaman
Bab 2. 12 September 2006
12
Tanah sebagai media bertanam
Tiga fase penyusun tanah yaitu: fase padat, cair dan gas 
mempengaruhi pasokan hara untuk tanaman
 Fase padat  cadangan (reservoir) hara yang utama.
Partikel anorganik mengandung kation seperti K, Na, Ca.
Mg, Fe, Mn, Zn dan Cu, sedang partikel organik adalah
sumber utama N, dan sebagian P dan S.
 Fase cair  yaitu larutan tanah, berperan dalam transport
hara dalam bentuk ion ke arah akar tanaman. Bersamaan
dengan transport hara, di dalam larutan tanah juga
terkandung O2 dan CO2.
 Fase gas  media pertukaran gas antara akar tanaman
dan organisme tanah (bakteri, fungi dan hewan) dengan
atmosfer sehingga mendapatkan O2 dan melepas CO2 hasil
respirasi.

Bab 2. 12 September 2006
13
Tanah sebagai media bertanam
Tiga fase penyusun tanah yaitu: fase padat, cair dan gas 
mempengaruhi pasokan hara untuk tanaman
 Fase padat  cadangan (reservoir) hara yang utama.
Partikel anorganik mengandung kation seperti K, Na, Ca.
Mg, Fe, Mn, Zn dan Cu, sedang partikel organik adalah
sumber utama N, dan sebagian P dan S.
 Fase cair  yaitu larutan tanah, berperan dalam transport
hara dalam bentuk ion ke arah akar tanaman. Bersamaan
dengan transport hara, di dalam larutan tanah juga
terkandung O2 dan CO2.
 Fase gas  media pertukaran gas antara akar tanaman
dan organisme tanah (bakteri, fungi dan hewan) dengan
atmosfer sehingga mendapatkan O2 dan melepas CO2 hasil
respirasi.

Bab 2. 12 September 2006
14
Berbagai macam komponen tanah yang
mempengaruhi konsentrasi hara dalam larutan tanah
Nutrient uptake
6
1
2
LARUTAN TANAH
5
3
4
SOM
Rainfall
Evaporation
Drainage
15






(1) plant nutrients (cation and anion) are adsorbed
from soil solution, and release ions (H+, OH-, HCO3-)
back to the soil solution
(2) Ions adsorbed to the surface of soil minerals
desorb from these surfaces to resupply the soil
solution.
(3) Soils also contain minerals that can dissolve to
resupply the soil solution. Ions are adsorbed to
mineral surfaces (2) or precipitated as solid minerals
(4) Enviromental factors and human activities (such
as fertilization)
(5) Soil organic matter decomposition releases ions to
the soil solution or immobilization of the ions released
(6) Plant root and soil organisms utilize O2 and
respire CO2 through metabolic activity
16
17
Kuantitas – Intensitas Hara
 Buffer Capacity (BC) merupakan kemampuan
tanah untuk menyediakan kembali ion ke dalam
larutan tanah
 BC meliputi semua komponen padatan tanah
dalam sistem tanah, yaitu kation dan anion dalam
fase padat mineral tanah, teradsorpsi dalam situs
pertukaran tanah, dan dalam bahan organik
tanah
 Contoh:
 H+ yang dinetralkan oleh pengapuran
 K+ yang diserap oleh tanaman
 H2PO42-
18
Kuantitas dan intensitas hara
Soil buffering capacity (daya sangga tanah)
 kemampuan tanah untuk mempertahankan
kadar hara dalam larutan tanah, atau
 kapasitas fasa padatan untuk mengisi
kembali (replenishment) hara dalam larutan
yang diserap oleh akar tanaman.
19
Daya Sangga Tanah/Soil Buffering Capacity

Ketersediaan Hara Tanaman tidak melulu
bergantung kepada konsentrasi hara di dalam
larutan tanah, tetapi penting juga memperhatikan
kapasitas tanah untuk menjaga konsentrasi hara
di dalam larutan tanah

Buffering Capacity (BC) adalah kemampuan
tanah untuk memasok ion kembali (resupply) ke
dalam larutan tanah. Semua komponen padatan
tanah mempunyai BC
20

Sebagai contoh, jika ion H+ di dalam larutan tanah
dinetralkan oleh pengapuran, sejumlah ion H+
lainnya akan terlepaskan dari situs pertukaran
tanah. Jadi pH larutan tanah akan terbuffer
(tersangga) oleh H+ tertukar tadi, dan pH larutan
tanah tidak akan meningkat hingga jumlah H+
tertukar secara signifikan mengalami netralisasi

Demikian juga jika akar tanaman menyerap hara
misalnya K+ dari larutan tanah, maka sejumlah K+
dari kompleks pertukaran akan terlepaskan untuk
menukar hara K+ yang diserep oleh tanaman.
21
BC = Q/I
Q = faktor kapasitas, meliputi ion yang
terjerap dan mineral yang melarutkan secara
cepat untuk memasok hara diatas kebutuhan
satu musim tanam.
I = faktor intensitas, perubahan konsentrasi
hara dalam larutan.
penyerapan oleh tanaman  I (menurunkan
konsentrasi dalam larutan).
Q yang tinggi menjaga konsentrasi hara
dalam larutan, I neto menjadi kecil.
Q rendah tidak mampu menjaga konsentrasi
hara dalam larutan, I neto menjadi besar
22
Kuantitas – Intensitas
Hara
BC tanah = ∆Q / ∆I
∆Q = konsentrasi ion yang
teradsorbsi oleh fase
padat tanah
∆I = konsentrasi ion dalam
larutan tanah
 BC a > BCb karena slope
A lebih tajam dari slope
B

Jadi peningkatan konsentrasi ion yang teradsorbsi meningkatkan
konsentrasi larutan pada tanah B lebih banyak daripada tanah A
Atau penurunan konsentrasi ion di dalam larutan oleh serapan
tanaman menurunkan jumlah ion di dalam larutan tanah A lebih
rendah daripada B
23

BC tanah dapat meningkat dengan meningkatnya KPK,
kandungan BOT, dan kandungan lempung di dalam tanah.

Contoh : BC tanah lempung montmorilonit + kandungan
BOT)tinggi >> tanah lempung kaolonit + kandungan BOT
rendah.

Karena KPK tanah meningkat jika kandungan lempung tanah
meningkat, maka tanah dengan tekstur halus akan mempunyai
BC yang lebih tinggi daripada tanah dengan tekstur kasar

Jika K+ tertukar berkurang (misalnya akibat serapan oleh
tanaman), maka kapasitas tanah untuk menyangga K+ dalam
larutan tanah berkurang, dengan demikian telah terjadi
kekahatan (deficiency) K+, sehingga diperlukan pupuk K untuk
mengatasi kekahatan K tersebut.
24
25
Gerakan hara dalam tanah
Ion di dalam tanah tanah akan bergerak
menuju
permukaan
akar
dengan
mekanisme berikut: root interception, mass
flow atau diffusion.
26
Intersepsi akar
Akar tumbuh menembus tanah,
bersinggungan dengan permukaan partikel
tanah, permukaan akar bersinggungan
dengan ion hara yang terjerap, kemudian
terjadi pertukaran secara langsung (contact
exchange).
27
Meskipun
angkanya
kecil,
tetapi
sumbangannya penting agar hara mencapai
akar.

Hal ini nampak jelas terutama bagi hara
dengan kadar tinggi dalam tanah misalnya
Ca dan Mg, atau hara yang dibutuhkan
dalam jumlah kecil bagi tanaman seperti Zn
dan Mn dan hara mikro lainnya.
28
Proses
intersepsi
[rambut akar] H+ dengan K+ [lempung/BO]
pertukaran   
[rambut akar] K+ dengan H+ [lempung/BO]
29
Hal ini terjadi karena akar juga memiliki
KPK yang berumber dari gugus
karboksil
(seperti
dalam
bahan
organik): COOH  COO- + H+.
KPK akar pada monokotil : 10 - 30 meq
/ 100 g dengan sifat kation monovalen
lebih cepat diserap
KPK akar dikotil : 40 - 100 meq / 100 g
dengan sifat kation divalen lebih cepat
diserap.
Species
KPK akar  oleh karena
adanya gugus COOH (70 -90 %
KPK akar)
CEC
meq/100 g
Dry Root
Wheat
23
Corn
29
Bean
54
Tomato
62
30
Aliran masa (mass flow)
Hara terlarut terbawa bersama aliran air
menuju akar tanaman, aliran air
dipengaruhi oleh transpirasi, evaporasi dan
perkolasi.
Jumlahnya proporsional dengan laju aliran
(volume air yang ditranspirasikan) dan
kadar hara dalam larutan tanah.
31
Faktor yang mempengaruhi aliran masa:
 kadar lengas tanah: tanah yang kering tidak
ada gerakan hara,
 temperatur:
temperatur
yang
rendah
mengurangi transpirasi dan evaporasi,
 ukuran sistem perakaran: mempengaruhi
serapan air.
Pengaruh kerapatan akar terhadap pasokan
hara oleh aliran masa lebih ringan dibanding
terhadap intersepsi akar dan difusi.
32
Difusi (diffusion)
Ion bergerak dari wilayah yang memiliki
kadar hara tinggi ke wilayah yang lebih
rendah kadar haranya. Kadar hara di
permukaan akar lebih rendah dibandingkan
kadar hara tersebut larutan tanah di sekitar
akar. Ion bergerak menuju permukaan akar.
Mekanisme ini sangat penting bagi hara
yang berinteraksi kuat dengan tanah.
Terutama untuk memasok hara P dan K, juga
hara mikro Fe dan Zn.
33
Jarak difusi hara sangatlah pendek yaitu: 1 cm
untuk N, K ~ 0,2 cm, sedangkan P ~ 0,02 cm.
Ukuran
dan
kerapatan
akar
sangat
mempengaruhi pasokan hara oleh mekanisme
difusi. Hal ini harus menjadi pertimbangan dalam
penempatan pupuk.
Rata-rata jarak antar akar jagung pada 15 cm
tanah permukaan adalah 0,7 cm, sehingga hara
memerlukan setengah dari jarak tersebut untuk
berdifusi atau 0,35 cm sebelum mencapai posisi
yang siap diserap akar tanaman jagung
34

Mass flow mensuplai kelebihan Ca2+, Mg2+,
beberapa unsur hara mikro dan sebagian
besar hara terlarut seperti NO3-, Cl- dan SO42-.

Proses mass flow dan difusi sangat penting di
dalam pengelolaan hara tanaman. Tanah yang
mempunyai laju difusi yang rendah akibat BC
yang tinggi, kandungan lengas yang rendah,
atau kandungan lempung yang tinggi
membutuhkan aplikasi hara immobile dekat
tanaman untuk memaksimalkan ketersediaan
hara dan serapan hara oleh tanaman.
35
Jones, B. 2003. Agronomic Handbook
36
Jones, B. 2003. Agronomic Handbook
37

Intersepsi akar dapat ditingkatkan dengan
mikoriza yang merupakan asosiasi simbiotik
antara fungi dan akar tanaman.
Mikoriza
memberikan pengaruh yang lebih besar
terhadap tanaman jika tumbuh dalam lingkungan
yang tidak subur. Infeksi mikoriza juga meningkat
dalam keadaan pH tanah agak masam,
kandungan P yang rendah, N yang berlebih dan
suhu tanah rendah. Benanh hipha dari mikoriza
bertindak sebagai ekstensi sistem perakaran
tanaman, yang menghasilkan kontak yang lebih
luas dengan permukaan tanah.
38
Mycorrhizae live on the roots of
plants and form a symbiotic
relationship.
They extend microscopic straw-like
filaments called “hyphae” into the
soil where they extract, transport,
and dramatically increase a host
plant’s supply of nutrients and
moisture. Pockets of nutrients and
water in the soil which were once
unreachable by standard root
systems are now made accessible
through the “super-mining” effects
which mycorrhiza gifts to your
plants.
http://sdhydroponics.com/resources/articles/gardening/inoculate-with-mycorrhizae-for-successful-gardening
39

Mikoriza arbuscular adalah salah satu
mikoriza penting yang secara signifikan
mempengaruhi pertumbuhan tanaman
Tangadurai et al . (Eds). 2010. Mycorrhizal Biotechnology
40
PERTUMBUHAN TANAMAN
Ditentukan oleh:
 Faktor genetik
 Faktor lingkungan
Genetik:

Tanaman dengan hasil panen tinggi (high
yielding) mengambil hara lebih banyak
dibandingkan tanaman biasa. Tanaman
demikian bersifat menguras hara. Jika
ditanam pada tanah yang memiliki
ketersediaan hara terbatas, maka hasil panen
akan lebih rendah dibandingkan tanaman
biasa.
Pada masa lampau dilakukan pemilihan varitas
tanaman untuk berbagai tingkat kesuburan
tanah yang berbeda. Sekarang hal tersebut tidak
dikerjakan lagi, karena pada tanah yang tidak
subur dapat ditambahkan pupuk.
 Meski demikian tetap dilakukan upaya
pemilihan tanaman misalnya: tahan terhadap pH
rendah atau keracunan Al, atau terhadap kondisi
garaman, atau tahan terhadap kekeringan.

Lingkungan:
Temperatur :
 merupakan ukuran intentitas panas.
 Kisaran temperatur secara umum untuk makluk
hidup: -35 0C – +75 0C; Tanaman pertanian : 25
– 40 0C.
 Temperatur ini mempengaruhi: fotosintesis,
respirasi, permeabilitas dinding sel, penyerapan
air dan hara, transpirasi, aktivitas ensim dan
koagulasi protein.
Lengas tanah :
 kadarnya dalam tanah bervariasi : jenuh air
(saturated) - kapasitas lapangan (field capacity)
- layu permanen (wilting point).
 Fungsi lengas antara lain sebagai : pelarut,
media transportasi, bahan dasar H2O.

Sinar matahari: aspek yang terkait dengan
pertumbuhan adalah: proses fotosintesis, lama
penyinaran dan periode tumbuh.
Udara: diperlukan untuk respirasi dan sebagai
bahan dasar CO2 dalam proses fotosintesis.
 Struktur tanah : mempengaruhi ruang tumbuh
akar dan imbangan udara-lengas.
 Reaksi tanah: berkaitan dengan ketersediaan
hara, unsur meracun dan kehidupan mikrobia.

Biotik: antagonisme atau sinergisme, jasad
pengganggu: hama, penyakit, gulma
 Penyediaan hara: mineral, tekstur, struktur,
pH, bahan organik tanah, pemupukan,
pengolahan tanah. Perakaran tanaman dapat
dangkal, dalam, atau menyebar.
 Senyawa penghambat pertumbuhan: adanya
limbah atau bahan beracun.

49
Kurva Pertumbuhan
Law of the mininum (perbaikan kondisi untuk
pertumbuhan tanaman dengan merubah satu faktor
tidak akan berpengaruh jika faktor lainnya
membatasi)  diadopsi oleh Justus von Liebig untuk
produksi tanaman
 Diminishing Respons Curve Mitscherlich
 Soil interactions  Bray

Liebig (c. 1860, German)
(linear)
Y = mX + b
Y = yield
m = slope - i.e. rate of yield increase,
a function of the environment and nutrient;
X = amount of nutrient added;
b = minimum yield
one would get this yield with no nutrient additions.
Mitscherlich (c. 1910, German)
( Diminishing Response Curve)
dy/dx = (A-Y)C
log (A-Y) = log(A) – cX
A = maximum possible yield
(theoretical)
Y = actual yield
dy/dx = slope - i.e. rate of yield increase, a function of the
environment, the nutrient, and amount of nutrient already
present. This value gets smaller as nutrient amount increases.
x = amount of nutrient added; c = constant
Bray (c. 1920, U. Illinois)
(soil interactions)
log (A-Y) = log(A) - c1B – cX
A = maximum possible yield
(theoretical), Y = actual yield
dy/dx= slope - i.e. rate of yield increase. It is a function of the
environment, the nutrient, and amount of nutrient already present. This
value gets smaller as nutrient amount increases.
X = amount of nutrient added; c1 = constant that is for B; c = constant.
B = value explaining behavior of ‘immobile’ nutrients (e.g. K, P, Ca,
Mg). The c1B term takes into account the reality that nutrients interact
with soil and not all nutrients behave identically.
Baule (c. 1920, German) (nutrient interactions)
Y = A - A(1/2) # Baule Units
A = maximum possible yield (theoretical); Y = actual yield.
Baule Unit= the amount of nutrient that when added results in
moving Y (yield) one-half way closer to A (maximum possible
yield).
•
•
•
Practically, this equation says when one Baule
Unit of a nutrient is added, then yield increases
50% of the difference between current yield and
possible yield.
If a second Baule Unit is added, then yield
increase will be 1/2-way closer to the maximum
possible yield, so 2 Baule Unites would result in
75% of the maximum possible yield increase.
If a third Baule Unit of a nutrient is added, move
1/2-way closer to the maximum possible yield,
or 87.5% of the maximum possible yield would
result.
The advantage of baule units becomes apparent
when dealing with nutrient Interactions. For
example, if one knew the soil contained 2 Baule
Units of N and 3 Baule Units of P, one might think
sufficient N was available to get 75% of the
maximum possible yield and sufficient P was
available to get 87.5% of the maximum possible
yield.
• Consequently, one would estimate 75% yield if only
one nutrient were limiting.
• In fact, a first approximation for nutrient
interactions is that one would only get 66% of the
maximum possible yield because as far as the plant
is concerned you have too little N and too little P.
• The 66% is calculated by multiplying the 75% from
N by the 87.5% from P.
•