HARA TANAMAN
DEFINISI DAN KLASIFIKASI HARA
Hal yang penting dalam kehidupan adalah
kemampuan sel kehidupan untuk menyerap
senyawa dari lingkungan di sekitarnya dan menggunakannya untuk sintesis
komponen-komponen selulernya sendiri atau menggunakannya sebagai sumber energi.
Proses suplai dan absorpsi senyawa kimia yang dibutuhkan untuk pertumbuhan dan
metabolisme disebut nutrisi dan senyawa
kimia yang dibutuhkan oleh suatu organisme disebut hara (nutrient).
Mekanisme yang mengubah hara menjadi
bahan sel atau menggunakan hara untuk
keperluan yang membutuhkan energi
disebut proses metabolisme. Istilah
metabolisme mencakup berbagai reaksi yang berlangsung dalam suatu sel hidup
untuk memelihara kehidupan dan pertumbuuhan. Nutrisi dan metabolisme dengan
demikian sangat erat hubungannya.
Hara esensial yang dibutuhkan oleh tanaman
diperoleh dari unsur anorganik di alam. Ini yang membedakan tanaman dengan makhluk hidup yang lainnya seperti
manusia, hewan dan sebagian besar mikroorganisme, yang biasanya membutuhkan
hara tersebut dalam bentuk organik. Unsur dapat disebut esensial, menurut Arnon
& Stout harus memenuhi 3 kriteria, yaitu : (a) kalau tanpa unsur tersebut,
tanaman tidak dapat menyelesaikan
keseluruhan daur hidupnya (b) peran unsur tersebut harus spesifik, tidak ada
unsur lain yang dapat menggantikannya (c) esensialitas diakui kalau unsur
tersebut menunjukkan keterlibatan lagsung dalam nutrisi tanaman, misalnya
sebagai komponen metabolit esensial atau paling tidak dibutuhkan sebagai
aktivator dari ensim esensial.
Berdasarkan kriteria ini Arnon & Stout
mengemukakan unsur yang termasuk dalam golongan
esensial, yaitu :
Karbon C Kalium/Potessium K Seng Zn
Hidrogen H Kalsium Ca Molybdenum Mo
Oksigen O Magnesium Mg Boron B
Nitrogen N Besi Fe Klor/Chlorine Cl
Fosfor P Mangan Mn (Sodium) Na
Sulfur S Copper Cu (Silikon) S
(Cobalt) Co
Sodium, Si dan Co belum ditetapkan sebagai
unsur esensial pada tanaman tingkat tinggi, oleh karea itu ditulis dalam kurung. Pada kasus Na, ada beberapa
spesies tanaman, khususnya yang tergolong dalam famili Chenopodiaceae dan spesies tanaman
yang dapat beradaptasi pada kondisi kadar garam tinggi yang menyerap Na
dalam jumlah yang relatif tinggi. Sodium memiliki fungsi benefisial dan dalam
beberapa kasus esensial. Kasus yang sama juga terjadi pada unsur Si yang
esensial bagi tanaman padi. Klor adalah unsur yang paling akhir ditemukan
sebagai unsur esensial bagi tanaman tingkat tinggi. Daftar unsur esensial
diatas mungkin belum komplit dan unsur lain, dalam konsentrasi yang sangat rendah dibutuhkan
oleh tanaman, mungkin sukar dibuktikan
esensial bagi tanaman tingkat tinggi. Bagi beberapa mikroorganisme, sebagi
contohnya, vanadium (V) sekarang telah diakui sebagai unsur esensial.
Istilah unsur makro dan unsur mikro sering
juga digunakan. Unsur makro mencakup unsur-unsur yang dibutuhkan dalam jumlah
yang sangat besar yang kadarnya di dalam tanaman sama atau diatas 1000 ppm.
Unsur mikro mencakup unsur-unsur yang dibutuhkan tanaman dalam jumlah sangat
rendah yaitu sama atau kurang dari 100 ppm.
Unsur-unsur yang ditemukan di dalam
tanaman dikelompokkan menurut fungsinya. Klasifikasi unsur hara tanaman sebagai
berikut:
Kelompok 1. C, H, O, N, S
Kelompok ini diserap dalam bentuk CO2,
HCO3, H2O, O2, NO3, NH4+,
N2, SO42-, SO2. Ion-ion dari
larutan tanah, gas-gasdari atmosfer. Kelompok in memiliki fungsi biokimiawi
sebagai penyusun kerangka bahan organik, sebagai unsur esensial yang terlibat
dalam proses ensimatis. Penyusunannya dengan cara reaksi oksidasi-reduksi.
Kelompok 2.P, B, Si
Kelompok ini diserap dalam bentuk
fosfat, asam borak atau borat, silikat dari larutan tanah. Fungsi biokimiawinya
adalah pembentukan ester dengan alkohol yang gugus alkohol yang telah ada dalam
tanaman. Ester fosfat terlibat dalam reaksi transfer energi.
Kelompok 3. K, Na, Mg, Ca, Mn,Cl
Kelompok unsur ini diserap dalam
bentuk ion dari dalam larutan tanah. Fungsi biokimiawinya adalah fungsi yang
tidak spesifik dalam melakukan potensial osmosis. Fungsi yang lebih spesifik
adalah dalam reaksi aktivasi ensim, menjembatani reaksi, menyeimbangkan anion,
dan mengatur permeabilitas membran dan potensial elektron.
Kelompok 4. Fe, Cu, Zn, Mo
Kelompok unsur ini diserap dalam
bentuk ion atau kelat dari dalam larutan tanah. Fungsi biokimiawinya adalah
terikat dalam gugus prostetik dalam bentuk kelat. Memudahkan transpor elektron dengan cara
pengubahan valensinya.
Kandungan hara dalam tanaman
Bahan tanaman hidup terdiri atas bahan
organik, air dan mineral. Jumlah relatif dari komponen tersebut dapat
bervariasi, tetapi untuk bahan tanaman, kandungan air selalu paling tinggi dan
mineral paling rendah. Perkiraan kadar dariketiga komponen tersebut sebagai
berikut :
Air 70%
Bahan
Organik 27%
Mineral 3%
Analisis kimia tubuh tanaman menunjukkan
adanya berbagai unsur mineral yang jumlahnya bervariasi tiap unsur dan
berbeda-beda kadarnya tergantung jenis tanamannya. Batas
kritik kadar unsur esensial untuk tanaman tingkat tinggi diperkirakan sebagai
berikut :
|
Nama Unsur
|
Konsentrasi dalam berat kering
|
|
|
Ug/g atau ppm
|
Persen (%)
|
|
|
Hara makro
Oksigen
Karbon
Hidrogen
Nitrogen
Kalium
Kalsium
Magnesium
Fosfor
Sulfur
Hara mikro
Molybdenum
Copper
Seng
Mangan
Besi
Boron
Klor
|
450.000
450.000
60.000
15.000
10.000
5.000
2.000
2.000
1.000
0,1
6
20
50
100
20
100
|
45
45
6
1,5
1,0
0,5
0,2
0,2
0,1
|
Tabel tersebut merupakan rata-rata dari beberapa tanaman. Kadar
unsur hara dalam tanaman berbeda tergantung beberapa faktor.
Faktor utama yang menyebabkan kadar unsur hara dalam tanaman berbeda
adalah kebutuhan akan unsur tersebut dalam perbandingan yang berbeda, jenis
tanaman yang berbeda, dan ketersediaannya dalam medium yang berbeda. Kandungan
unsur hara berbeda-beda pula dalam organ tanaman yang berbeda dan dalam umur
tanaman yang berbeda.
HARA NITROGEN
Kandungan nitrogen dalam tanaman paling banyak dibanding hara
mineral yang lain, sebanyak 2-4% dari berat kering tanaman.
Kecuali bentuk
yang melalui proses fiksasi nitrogen pada tanaman legum, tanaman menyerap
nitrogen dalam bentuk ion nitrat (NO3-) atau amonium (NH4+).
Senyawa organik seperti asam amino dan urea dapat juga diserap oleh akar. Dari
semuanya itu, nitrat merupakan bentuk ion N yang paling merajai dan sumber yang
paling penting bagi tanaman. Tanaman tertentu seperti padi, yang hidup dalam
keadaan tanah tergenang, anaerob, menggunakan amonium lebih efektif dibanding
nitrat pada semua tahap pertumbuhannya.
Nitrat yang diserap melalui akar direduksi
baik di daerah akar atau ditransportasikan ke bagian atas tanaman dan direduksi
disana, atau reduksi dapat terjadi di dua tempat tersebut. Nitrat direduksi
menjadi asam amino (NH2) oleh ensim nitrat reduktase yang
membutuhkan energi kegiatan metabolisme seluler. Asimilasi amonium berlangsung
cepat sekali, membentuk senyawa N organik, asam glutamat. Asam-asam amino
kemudian dapat disusun menjadi protein-protein tanaman dalam ribosom.
Bentuk utama N dalam tanaman adalah bentuk
yang tereduksi, yang secara kovalen terikat pada dua hidrogen dan satu karbon.
Peran utama N dalam tanaman adalah
sebagaiunsur penyusun protein, yang merupakan senyawa dengan berat molekul
tinggi yang mengandung 15-18% N, dan terdiri atas rantai-rantai asam amino yang
terikat dengan ikatan peptida. Protein sangat vital dalam fungsi tanaman. Ensim
merupakan protein yang berperan sebagai katalisator reaksi-reaksi biokimia yang
berlangsung dalam sel tanaman. Secara struktural, protein berada dalam membran
tersebut. Penimbunan protein berlangsung pada bagian tertentu dalam tanaman,
seperti biji, dan sebagai sumber N yang sewaktu dibutuhkan tersedia untuk
proses metabolisme dalam sel.
Nitrogen juga merupakan unsur penting
dalam senyawa molekuler yang lebih kecil seperti purin, pirimidin (dalam DNA
dan RNA) dan nukleotida (ADP, ATP), dalam berbagai koensim dan hormon tanaman
seperti IAA dan sitokinin.
Nitrogen ditransportasikan ke kanopi daun
sebagai ion anorganik atau dapat direduksi di daerah akar dan ditransportasikan
dalam bentuk organik N, seperti asam amino atau amida. N mobil dalam floem,
sehingga mudah ditransportasikan dari daun tua ke daun muda kalau terjadi
defisiensi N, dan ditransportasikan dari daun muda ke biji. Bentuk senyawa N
organik dalam floem adalah amidam asam amino dan ureida; nitrat dan amonium
tidak ada dalam pembuluh tersebut.
Defisiensi N menyebabkan kecepatan
pertumbuhan sangat terganggu, dan tanaman nampak kurus, kering. Sebagai akibat
N merupakan unsur dalam molekul klorofil, defisiensi N mengakibatkan menguning
atau klorosis daun. Ini biasanya dimulai dari daun bagian bawah, dan defisiensi
yang kuat menyebabkan semua daun menjadi kuning, kemudian coklat dan mati.
Pengaruh keracunan N jarang ada dibanding
peristiwa defisiensi. Apabila ada, tanaman akan lebih lambat masak. Karena
reduksi nitrat membutuhkan karbon dari hasil respirasi karbohidrat, kelebihan
nitrat dapat mengakibatkan penurunan karbohidrat tanaman.
Defisiensi N terjadi pada pertanaman yang
suplai N nya dalam tanah rendah (tanah pasiran dan tanah organik curah hujan
tinggi) dan kebutuhan tanaman tinggi, seperti kultivar unggul hasil tinggi yang
ditanam di tanah beririgasi. Dalam kenyataannya respon N dapat diharapkan dari
sebagian besar tanah asalkan faktor pertumbuhan yang lainnya tidak membatasi
dan kadar N tanah tidak tinggi. Tanaman legum kurang nampak menunjukkan respon
terhadap pemupukan N.
Dalam pertanaman non legum, karena banyak
kehilangan nitrogen, hilang sebagai produk yang dimanfaatkan, pencucian atau
denitrifikasi, kehilangan nitrogen harus diimbangi dengan pemasukan N yang
cukup dari pupuk N kalau diharapkan hasil pertanaman tetap tinggi.
HARA FOSFOR
Kadar fosfor dalam tanaman menempati
urutan terakhir terendah golongan hara makro bersama dengan Ca, Mg dan S.
Kadarnya kira-kira 1/5 sampai 1/10 kadar nitrogen.
Bentuk fosfor dalam tanah adalah ion
ortofosfat, baik sebagai H2PO4- atau HPO4-2,
tergantung pH tanah. Serapan P merupakan proses yang sangat efisien karena P
terdapat dalam jaringan tanaman dalam konsentrasi sekitar 10 mM P, yang
diperoleh dari tanah yang mengandung kurang dari 2mM P.
Tidak ada perubahan bentuk P dalam tanaman
selama translokasi; ortofosfat tidak direduksi dalam sel menjadi bentuk yang
lain.
Fosfor tetap dalam bentuk teroksidasi,
dengan ikatan kovalen dengan 4 atom oksigen. Fosfor tersebut berada dalamn
tanaman sebagai ion bebas atau gugus fosfat terikat pada molekul organik berat
molekul besar.
Salah satu peran P dalam tanaman adalah
dalam transfer energi. Energi dari oksidasi gula (glikolisis), atau dalam hal
fotosintesis, P diubah menjadi suatu ikatan pirofosfat tak stabil.dalam bentuk
adenosin trifosfat, ATP. Ikatan bentuk ini kaya energi dan melepaskan 760
Kcal/mole ketika ATP terhidrolisis membentuk ADP dan P anorganik.
ADP Pi Energi ATP ADP Pi Energi
ATP dibutuhkan sebagai sumber energi untuk
berbagai reaksi sintesis biokemis, seperti sintesis lipida, pati dan protein;
untuk mekanisme serapan aktif unsur hara; dan untuk transpor zat melalui
membran.
Fosfor juga mempunyai peran penting dalam
membran tanaman, temapt fosfor tersebut terikat pada molekul lipida, yang
merupakan senyawa yang dikenal sebagai fosfolipida. Gugus fosfat mempengaruhi
derajat kelarutan fosfolipida dalam air, yang mengakibatkan penempatan susunan
yang teratur molekul lipida dalam membran sel.
Fosfat dalam bentuk diester merupakan
gugus vital dalam DNA, yang membentuk ikatan antara gula deoksiribosa dalam
setiap pita DNA.
Fosfor mudah ditransportasikan di seluruh
tanaman, baik di floem maupun di xilem.
Kalau P dalam kondisi kekurangan di dalam tanaman, P dari daun tua
ditranslokasikan ke jaringan meristimatik. Dengan mobilitas unsur yang demikian
itu pola redistribusi dapat ditentukan oleh perbandingan dari sumber/source
(daun tua dan batang) dan ujung/sink (pucuk batang, ujung akar, daun yang
sedang tumbuh, dan biji yang sedang berkembang, kalau fase reproduksi mulai
berjalan).
Pertumbuhan tanaman sangat terganggu dalam
kondisi defisiesi P. Suatu penurunan sintesis fosfolipida menurunkan integritas
membran, dan demikian besar pengaruhnya terhadap proses-proses seperti
fotosintesis, respirasi, serapan ion dan pengikatan energi. Sortasi fosfat
anorganik dalam kloropas akan membatasi fotofosforilasi sehingga menurunkan
fotosintesis. Karena sintesis RNA menurun, sintesis protein menurun pula. Akar
tanaman yang mengalami defisiensi P biasanya mengandung P lebih besar daripada
yang tidak mengalami defisiensi P. Akar lebih dapat tumbuh dibanding bagian
atas tanaman. Penurunan dalam nisbah trubus/akar menandai adanya defisiensi P,
sebagai akibat dari pertumbuhan trubus atau bagian atas tanaman yang rendah.
Kadang-kadang pigmentasi antosianin (warna ungu) terlihat pada tanaman yang
defisien P tetapi pada umumnya tanaman yang defisien menunjukkan gejala
berwarna hijau gelap dengan pertumbuhan yang tidak normal.
Tingkat P yang sangat tinggi dalam medium
perakaran dapat mengakibatkan gejala keracunan. Ini pada umumnya ditunjukkan
adanya gejala belang pada daun yang selanjutnya menjadi nekrosis/coklat
terbakar. Keracunan yang sangat akut dapat menyebabkan kematian tanaman. Kalau
P anorganik ada dalam konsentrasi yang tinggi dalam sel, mekanisme umpan-balik
dapat menghentikan serapan hara, yang menyebabkan defisiensi unsur hara yang
lainnya.
Defisiensi P terjadi pada tanah-tanah yang
rendah P karena bahan induknya miskin P. Kadar P dapat menurun dengan
pertanaman yang terus-menerus tanpa pemupukan P yang cukup. Respon tanaman
terhadap pemupukan P terjadi pada tanah-tanah yang demikian itu.
HARA KALIUM
Kalium merupakan unsur kedua terbanyak
setelah nitrogen dalam tanaman. Kadarnya 4-6 kali lebih besar dibanding P, Ca,
Mg dan S. Kalium diserap dalam bentuk kation K
monovalensi. Tidak terjadi transformasi K dalam
tanaman. Bentuk utama dalam tanaman adalah kation K
monovalensi. Kation ini unik dalan sel tanaman. Unsur
ini sangat berlimpah, mempunyai energi hidrasi rendah sehingga tidak
menyebabkan polarisasi molekul air. Jadi unsur ini minimal berinterfensi dengan fase pelarut dari kloropas.
Peran dalam tanaman dapat dikelompokkan menjadi empat kelompok :
Netralisasi asam organik. Karena kelimpahannya, ion bermuatan positif ini dapat menyeimbangi muatan
negatif gugus-gugus anion dari molekul organik, seperti asam-asam organik.
Ion K aktif dalam osmosis. Ion K berperan vital dalam hubungannya dengan air. Pertama, Ion K meningkatkan
turgor sel pada titik-titik tumbuh, membantu dalam permekaran sel setela
pembelahan mitosis. Kedua, Ion ini menurunkan potensial air pada protoplasma,
menyebabkan jaringan tanaman mengikat air. Ketiga, transpor aktifnya kedalam
xilem akar menimbulkan tekanan pada akar, yang membantu serapan air kedalam
xilem tersebut. Keempat, Ion ini bertanggung jawab dalam membuka dan menutupnya
stomata dengan transpor aktifnya keluar-masuk sek tersebut, sangat membantu
dalam mengurangi kehilangan kelembaban ketika tanaman mengalami stres
kekurangan air
Peran dalam transpor pada membran sel. Gradien elektrokemis tidak stabil menyeberangi
membran oleh pergerakan ion H. Ion K bergerak dengan arah berlawanan sebagai
lawan terhadap gerakan Ion H. Ini penting dalam bekerjanya kloroplas
(fotosintesis), mitokondria (respirasi), dan transpor translokasi floem.
Aktivasi ensim. Lebih dari 60 macam ensim membutuhkan ion monovalensi untuk aktivasinya.
Dalam hampir setiap kasus ion K adalah ion yang paling efisien dalam
mempengaruhi aktivasi ensim tersebut. Berbagai proses utama seperti sintesis
pati dan protein dapat terhambat dalam kondisi defisiensi K.
Ion K paling merajai dalam floem
sehingga sangat mobil dalam tanaman.
Gejala defisiensi K adalah klorosis
daun tua dan kemudiam daun bagian tepi nekrosis. Pengamatan penting yang lain dalam defisiensi K
adalah :
Resistensi penyakit. Tanaman yang defisiensi K sangat peka terhadap penyakit dibanding tanaman
yang kecukupan K.
Kepekaan terhadap kekeringan. Kalium berperan dalam pembukaan
stomata, oleh karena itu dalam hubungannya dengan air, tanaman yang defisiensi
K kehilangan kontrol terhadap kecepatan transpirasinya dan menderita kekeringan
internal.
Kekuatan batang. Tanaman
yang defisiensi K pada umumnya memiliki batang yang lemah dan defisiensi K
sering menampakkan gejala lodging (rebah) pada tanaman biji-bijian dan patah
batang pada jagung dan sorghum.
Tanaman yang defisiensi K mungkin tidak
menampakkan berbagai macam gejala tetapi hasil tanaman dapat menurun banyak.
Defisiensi K biasanya terjadi pada tanah
pasiran masam, atau tanah-tanah yang mengalami pencucian lanjut, tempat K
mengalami pencucian dari wilayah perakaran. Tanah gambut juga rendah dalam
kandungan K. Biasanya defisiensi K terjadi pada tanah-tanah ditanami dengan intensif,
khususnya kala tanaman seperti rumput diproduksi terus-menerus, sebagai
akibatnya adalah tingkat kehilangan (removal) K yang tinggi dalam tanah.
HARA SULFUR
Kandungan sulfur dalam tanaman sama dengan
Ca, Mg, dan P.
Tanaman memperoleh S dari serapan akar
terhadap ion sulfat (SO42-). Tetapi dimungkinkan tanaman
dapat menyerap S dalam bentuk SO2 langsung dari atmosfer pada
konsentrasi yang rendah. Pada konsentrasi yang tinggi SO2 bersifat
meracun tanaman. Tanaman juga dapat menyerap S melalui akar dalam bentuk sistin
dan metionin, tetapi ion SO42- diserap dalam perbandingan
yang lebih besar.
S yang dibutuhkan oleh tanaman diubah
dalam bentuk tereduksi dan diasimilasikan dengan rangka karbon dalam kloroplas,
menjadi sistein dan metionin.
Asam amino,sistin, sistein dan metionin
mengandung ikatan disulfida (S—S), gugus sulfidril (--S—H), dan gugus thioeter
(--S—CH3).
90% S tanaman ada dalam bentuk asam amino
yang mengandung S, yang semua berperan dalam struktur protein dan fungsi
protein. Sulfur juga unsur penyusun senyawa yang lebih kecil yang memiliki
peran penting dalam metabolisme, seperti feredoksin dan ko-ensim A.
Sulfur bergerak ke atas didalam tanaman
dalam bentuk SO42- anorganik. Di bawah ini kondisi
konsentrasi S yang rendah mobilitas S rendah hanya tinggal S dalam bentukj
stuktural tidak dapat ditranslokasikan. Ketika status naik, mobilitas juga
menigkat. Pola mobilitas adalah bahwa dalam kondisi cukup S, SO42-
lebih banyak ditranslokasikan ke daun muda yang aktif tumbuh. Sebaliknya, pada
kondisi pasokan S rendah jaringan meristem menampakkan gejala defisiensi.
Defisiensi S ditunjukkan dalam jaringan
muda, daun muda menjadi klorosis. Pada tanaman biji-bijian defisiensi S
menurunkan pertumbuhan sehingga menurunkan hasil secara potensial. Kadar S
dalam biji mungkin dapat berkurang
sementara total keseluruhan tanaman masih tetap dalam kondisi kekurangan S.
Tingkat metionin dalam biji sering mengalami penurunan oleh defisiensi S dan
ini menurunkan nilai nutrisional dari biji tersebut.
Pada jaringan vegetatif, kandungan S yang
normal antara 0,12 dan 0,35% dan nisbah total N/total S adalah 15. Pada kondisi
defisiensi S, nisbah tersebut lebih tinggi.
Tanaman jarang menampakkan keracunan S dan
keracunan S hanya terdapat pada kultur larutan nutrien buatan. Hampir semua
tanaman peka terhadap konsentrasi SO2 yang tinggi. Konsontrasi SO2
yang normal adalah 0,1-0,2 mg/m3, gejala keracunan akan timbul kalau
konsentrasi S mencapai lebih besar dari 0,6 mg/m3. Gejala keracunan
tampak daun nekrosis sebagian-sebagian dan selanjutnya keseluruhan daun
mengalaminya.
Defisiensi S berada pada saat masukan S
rendah, seperti di daerah yang jauh dari laut dan industri, dan kebutuhan S
tinggi, seperti dalam sistem pertanaman yang pupuk NPK digunakan dalam kondisi
irigasi intensif tetapi tanpa pemupukan S. Pada tanah pasiran yang mengalami
pencucian yang hebat kemungkinan dapat terjadi defisiensi pula.
HARA KALSIUM
Kadar kalsium dalam tanaman seimbang
dengan P, Mg, dan S. Kalsium diserap oleh akar tanaman
dalam bentuk kation divalensi Ca. Transformasi Ca menjadi bentuk lain dalam
tanaman tidak terjadi. Kalsium dalam tanaman berada dalam bentuk kation
divalensi atau terikat dengan makromolekul, atau terendapkan sebagai garam
kalsium.
Kalsium merupakan unsur yang sangat penting dalam nutrisi semua
jenis tanaman tingkat tinggi, tetapi beberapa fungsi fisiologisnya sukar
dimengerti. Ini meliputi :
- Struktur dan fungsi dalam dinding sel dan membran (kalsium pektat).
- Transpor berbagai senyawa ke dalam sel
- Meningkatkan kadar protein mitokondria (peran ini dilaksanakan oleh mitokondria dalam respirasi aerobik sehingga serapan garam menunjukkan bahwa ada kemungkinan hubungan antara Ca dan serapan ion secara umum).
d.
Sintesis protein, dengan cara
meningkatka serapan nitrat.
e.
Mendorong aktivasi ensim-ensim
tertentu.
f. Pemanjangan sel, akar dan pucuk tidak
memanjang tanpa Ca.
g.
Beberapa berinteraksi dengan
hormon.
h.
Struktur kromosom dan
stabilitas.
i.
Translokasi karbohidrat.
Kalsium tidak mobil dalam floem. Kalau Ca dalam kondisi berlebihan,
mobilitas P terhambat karena berada dalam kondisi terencapkan dengan Ca.
Kalsium umumnya berada diluar sitoplasma, sehingga tidak mempengaruhi bail
metabolisme P ataupun berkompetisi dengan kation Mg dalam perannya sebagai
aktivasi ensim. Jadi, gejala defisiensi terjadi pada jaringan muda. Dalam kasus
tertentu, jaringan tua menampakkan kelebihan Ca tetapi jaringan muda
menampakkan kekurangan Ca.
Meskipun semua titik tumbuh sensitif terhadap kekurangan Ca, titik
tumbuh di bagian akar yang menderita lebih dahulu. Akar tumbuh tak karuan,
menjadi rusak susunannya, memperlihatkan seperti terpuntir dan membengkok pada
titik tumbuhnya, dan dibawah kondisi defisien yang akut tanaman dapat mati.
Pada gandum gejala awal defisiensi Ca ditunjukkan adanya bagian sepertiga daun
mudadari pucuk menjadi berangsur kuning menuju putih. Selanjutnya setengah daun
klorosis atau semua daun klorosis dan menggulung. Akhirnya, pertumbuhan tanaman
menjadi kacau.
Gejala defisiensi tersebut jarang terjadi karena hampir semua tanah
kaya akan Ca. Tetapi, defisiensi sesaat kadang muncul akibat mobilitas Ca yang
rendah dalam tanaman. Faktor seperti stres air atau pasokan NH4-N
dapat menekan tingkat Ca dalam xilem yang mengakibatkan defisiensi Ca dalam
jaringan buah.
HARA MAGNESIUM
Kadar Mg dalam tanaman sama dengan P, Ca,
dan S. Tanaman menyerap Mg dalam bentuk ion Mg. Serapan
ion ini dihambat oleh kation lain khususnya NH4 dan K, dan ini akan
menampakkan gejala defiensi Mg.
Transformasi Mg menjadi bentuk lain tidak terjadi dalam tanaman. Magnesium dalam tanaman berada dalam
bentuk kation divalen atau terikat oleh makromolekul.
Kation elektropositif divalen ini mobil
dalam jaringan tanaman, dan terkonsentrasi di dalam sitoplasma sel. Peran
metabolisk utamanya adalah dalam aktivasi berbagai ensim, khususnya ensim-ensim
kinase yang terlibat dalam transfer gugus fosfat dengan metabolisme
karbohidrat.
Magnesium merupakan unsur penyusun
klorofil, terdapat pada posisi tengah pada molekul tersebut. Oleh karena itu
fotosintesis menurun pada kondisi defisien Mg. Magnesium juga memiliki peran
struktural dalam kloroplas dan ribosom, dan dibutuhkan untuk stabilitas
struktural asam nukleat.
Pada kondisi defisien, Mg mobil dalam
tanaman dan dengan mudah ditranslokasikan dari bagian tanaman tua ke bagian
tanaman muda. Akibatnya, gejala defisiensi muncul pada bagian tanaman yang tua.
Pada beberapa spesies tanaman, gejala defisiensi ditunjukkan dengan adanya
klorosis interveinal daun. Urat daun tetap hijau. Ketika defisiensi berlanjut,
daun menjadi pucat tak seragam, kemudian coklat, dan nekrosis. Tetapi, gejala
defisiensi Mg berbeda-beda pada tanaman yang berbeda, sehingga lebih sukar
dilakukan generalisasi dibanding dengan gejala defisiensi unsur-unsur yang
lainnya.
Gejala defisiensi terjadi pada tanah masam
berhumus yang tercuci hebat, atau pada tanah pasiran yang telah diperlakukan
pengapuran, atau pada tanah pasiran yang dipupuk K berat.
HARA MIKRO
Hara mikro dibutuhkan dalam jumlah sangat sedikit. Tingkat kritis dalam tanaman biasanya
kurang atau sama dengan 100 ppm. Hara mikro sangat berfungsi sebagai aktivitor
sistem enzim atau didalam proses pertumbuhan tanaman seperti fotosintesis dan
respirasi. Tujuh macam unsur esensial dalam sebagian besar tanaman dalah besi,
mangan, copper, seng, molybdenum, boron dan chlorine. Karena hanya dibutuhkan
dalam jumlah sedikit, gejala defisiensi tidak dapat dilihat pada tahap
pembibitan. Tanaman muda masih memperoleh unsur tersebut dari benih, khususnya
benih tanaman yang didapatkan dari pertanaman yang subur tanahnya.
BESI
Gejala
defisiensi besi meliputi klorosis intervenal, dan dalam berbagai kasus daun
menjadi berwarna putih. Besi tidak terlau mobil di dalam tanaman – defisiensi
ditunjukan pada daun muda, mengarah ke pemberhentian pertumbuhan.
Besi dapat diserap oleh tanaman dalam
bentuk ion Fe2+ dan Fe3+ atau dalam bentuk komplek
garam-organik. Tetapi, umumnya diserap dalam bentuk Fe2+; dalam
bentuk itu sangat mudah larut. Dalam suasana ketersediaan besi sangat rendah di
dalam tanah, tanaman dapat mengeluarkan zat yang dapat mereduksi Fe3+
menjadi Fe2+ sehingga membuatnya lebih larut dan memudahkan absorpsi
tanaman terhadap unsur tersebut. Dalam tanaman, ditranslokasikan dalam bentuk
Fe3+, berikatan dengan ion kelat seperti sitrat.
Besi merupakan metal transisi yang dapat
berbentuk lebih dari satu bentuk tingkat oksidasi (Fe2+ dan Fe3+).
Ini berarti bahwa besi memiliki kemampuan untuk menerima atau memberikan
elektron dan dengan demikian memiliki peran pada beberapa reaksi
oksidasi-reduksi. Besi dapat membentuk komplek-komplek kelat dengan
senyawa-senyawa yang mengandung oksigen, nitrogen, sulfur dan fosfor. Gerakan
elektron antara molekul organik itu dan besi memberikan kesempatan besi
berperan dalam berbagai transformasi ensimatis.
Beberapa peran besi yang lebih penting
meliputi:
1. komponen struktural molekul pofirin,
seperti sitokrom, yang terlibat dalam reaksi oksidasi-reduksi dari fotosintesis
dan respirasi
2. komponen struktural feredoksin,
inisial ekseptor elektron dalam reaksi cahaya dari fotosintesis
3. kofaktor sistem enzim untuk
sintesis klorofil
4.
aktivitas enzim untuk oksidasi
dan reduksi nitrogen anorganik
Gejala menguning tanaman yang defisiensi besi berkaitan erat dengan
penurunan kadar klorofil, sehingga mengikatkan besi dalam beberapa cara dengan
sintesis klorofil. Struktur kloropas cenderung menjadi rusak dalam tanaman
defisiensi besi, yang kemungkinan besi juga berperan dalam mempertahankan
bentuk fisik kloropas.
MANGAN
Defisiensi mangan kadang-kadang terjadi pada
tanah-tanah alkalin. Gejalanya terjadi kebanyakan pada daun muda – seperti besi
mangan kurang mobil dalam tanaman. Pada spesies tanaman sayuran daun mengalami
klorosis intervenal, tetapi pada rumput-rumputan gejala defisiensi sangat
bervariasi dan kurang nyata (bercak abu-abu pada gandum).
Mangan diabsorpsi akar dalam bentuk kation Mn2+
dan kemungkinan ditranslokasikan dalam bentuk ini juga, atau dalam komplek
kelat. Dalam tanah, kadar magnesium dan kalsium yang tinggi menurunkan serapan
besi. Peran dalam tanaman berkaitan dengan kemampuannya membentuk metallo-protein,
juga kemampuannya membentuk ikatan koordinasi.
Peran yang sangat penting mangan adalah dalam
reaksi ujung pada fotosintesis (evolusi oksigen dari air). Ini diperlukan dalam
memelihara struktur kloropas. Mangan dapat berperan menjadi kofaktor untuk
meningkatkan aktivitas berbagai sistm ensim seperti dalam reaksi folforilasi,
dalam daur asam sitrat pada respirasi, dan dalam sintesis protein. Pada
sebagian besar peristiwa aktivitas ini mangan dapat diganti perannya oleh
magnesium, dan kalau kadar magnesium sangat tinggi di dalam tanaman, sepertinya
magnesium ini yang mangaktifkan sistem-sistem ensim tersebut.
Mangan dibutuhkan dalam jumlah yang sangat sedikit
(biasanya 50-250 ppm) dan dapat meracun dalam konsentrasi yang berlebihan.
Tingginya kadar mangan dapat menurunkan kadar auksin melalui aktivitas oksidasi
IAA yang berlebihan.
COPPER
Defisiensi Cu ini telah ditemukan dalam berbagai
tanaman dan gejala defisiensi sangat bervariasi. Daun menggulung merupakan
gejala yang umumnya dijumpai, kadang diikuti oleh kelayuan dan klorosis. Batang
lunak dan mudah patah (tebu dan gandum). Pengisian biji tidak normal (gabah
kosong).
Cu ada dalam bentuk ion Cu2+ dalam
larutan tanah dan diserap tanaman dalam bentuk tersebut. Cu2+ mudah
tereduksi menjadi Cu+ dan bentuk ini mudah terikat dengan oksigen.
Jadi Cu berasusiasi dengan ensim ketika oksigen digunakan langsung untuk
mengoksidasi substrat (misalnya ensim asam askorbat oksidase). Cu merupakan
komponan plastosianin, suatu protein yang terlibat dalam transfer elektron pada
fotosintesis. Cu mudah berkelasi membentuk komplek protein dan terlibat dengan
ensim yang mensitesis lignin. Secara tidak langsung, Cu berperan penting dalam
fiksasi nitrogen – berperan penting dalam mempelihara sitokrom oksidase dan
ketika aktivitas sitokrom oksidase ini menurun, kadar oksigen meningkat dalam
bintil dan menghambat fiksasi nitrogen.
Kelebihan kadar Cu menghambat fotosinteis. Ini
dapat diatasi dengan penambahan mangan.
SENG
Defisiensi seng terjadi pada tanah-tanah kalkareus
dan dapat diimbas oleh fosfor yang berlebihan. Gejalanya dapat diamati pada
berbagai jenis tanaman ___ biji-bijian, legum, dan buah-buahan. Dalam tanaman
biji-bijian, gejala pertama dijumpai pada daun tua dan penurunan jumlah anakan
dan klorosis intervenal, yang berkembang menjadi berwarna coklat khususnya pada
ujung daun. Tanaman menunjukan gejala rozette dan daun kecil-kecil (kerdil)
Seng diserap dalam bentuk Zn2+, dan
dengan cepat membentuk ikatan kovalen dengan N dan S tetapi ada dalam satu
jenis tingkat oksidasi saja dan tidak terlibat dalam peristiwa oksidasi
reduksi. Salah satu peran utamanya adalah dalam produksi auksin ___ dibutuhkan
untuk sintesis triptofan. Fungsi lainnya, seng nampak berperan sebagi kofaktor
metal pada berbagi sistem ensim termasuk metabolisme karbohidrat (misalnya
ensim karbonat anhidrase) dan sintesis proten (ensim RNA dan DNA polimerase).
Seng juga terlibat dalam memelihara struktur ribosom. Defisiensi seng dapat
menghasilkan berbagai pengaruh yang tidak menguntungkan dalam jaringan tanaman
termasuk mengurangi perkembangan kloropas dan kadar auksin, asam nukleat dan
kandungan protein.
MOLYBDENUM
Unsur ini dibutuhkan dalam jumlah yang sangat
sedikit ___ jaringan tanaman biasanya mengandung kurang dari 1 ppm Mo. Defisiensi
ditemukan pada tanaman-tanaman legum, rumput-rumputan dan tanaman yang masuk
dalam famili solanaseae. Gejalanya warna pucat dan kelayuan (mirip
defisiensi nitrogen), penurunan jumlah anakan pada tanaman rumput-rumputan, dan
dalam berbagai kasus, bercak dan nekrosis terjadi pada daun.
Peran utama Mo adalah dalam metabolisme nitrogen;
esensial dalam simbiosis fiksasi nitrogen pada legum, dan dibutuhkan untuk
aktivitas ensim nitrat reduktase dalam proses sintesis protein. Telah
dibuktikan bahwa tanaman yang diberikan nitrogen dalam bentuk amonium
membutuhkan lebih rendah Mo daripada yang diberikan dalam bentuk nitrat.
Peran yang lain dari Mo adalah dalam absorpsi besi
___ kecukupan Mo meningkatan kapasitas reduksi akar tanaman, mempermudah
tanaman menyerap besi (karena reduksi besi dama bentuk Fe2+ yang
mudah larut) dan mempermudah translokasi besi dalam tanaman. Tetapi kelebihan
Mo dalam tanah menyebabkan besi menurun kelarutan dan serapannya.
BORON
Boron diserap dalam bentuk asam borat (H3BO3).
Defisiensi terjadi pada
berbagai jenis tanaman, buah-buahan dan rumput. Tetapi keracunan sering terjadi
pada tanaman legum. Boron tidak mobil dalam tanaman; gejala defisiensi diawali
pada titik tumbuh. Daun berubah pucat khususnya pada pangkal daun. Daun ini
mengeriting dan mati serta titik tumbuh mati.
Boron esensial untuk tanaman tetapi tidak pada
hewan, jamur atau bakteri. Peran khusus boron masih kabur. Tanaman yang
ditumbuhkan pada media yang defisiensi boron menimbun asam fenolat dan
konsentrasi RNA dan DNA. Ada penurunan kapasitas tanaman menyerap ion-ion ke
dalam akar. Boron diduga berperan dalam pengaturan aktivitas polifenolase,
metabolismeester fosfat, sintesis GA3 (dalam pembenihan), menghambat
pembetuka pati (menghambat polimerasi gula).
Diakui bahwa B terlibat dalam struktur dan fungsi
dinding sel dan membran, serta dengan demikian dapat mempengaruhi proses
pertumbuhan seperti translokasi, absorpsi hara, dan pembelahan sel. Tetapi cara
berperannya masih kabur karena baik ensim maupun makromolekul secara struktural
tidak mengandung boron.
KHLORINE
Defisiensi Cl banyak dilaporkan dari studi dalam
kultur. Tanggapan terhadapa Cl di lapangan jarang dipelajari. Ada laporan yang
menunjukan adanya defisiensi pada tanaman seperti gandum dan kapas. Kadar keracunan
Cl di lapangan lebih umum dijumpai, khususnya pada tanaman yang sensitif Cl
seperti tembakau. Tanaman yang tumbuh pada kondisi kekurangan Cl cenderung
layu; dapat menjadi klorosis dan penurunan pertumbuhan akar.
