Recommended
Recommended
More Related Content
What's hot
What's hot (20)
Similar to HARA MINERAL
Similar to HARA MINERAL (20)
More from FitriDamayanti9
More from FitriDamayanti9 (20)
HARA MINERAL
- 1. FISIOLOGI TUMBUHAN HARA MINERAL UNTUK TANAMAN FITRI DAMAYANTI UNIVERSITAS INDRAPRASTA PGRI
- 2. • Tumbuhan tingkat tinggi → membutuhkan → CO2, O2 dari udara dan N2 dari tanah • Tumbuhan tergantung pada tanah → media tumbuh dan hara mineral • Tanah mengandung → hara mineral, bahan organik, udara dan air • Tumbuhan membutuhkan hara organik dan anorganik • Komponen anorganik dari lingkungan → CO2 dari atmosfer dan hara mineral dari tanah • Hara organik → bentuk karbon PENDAHULUAN
- 3. • Hara mineral → mengalami siklus melalui organisme → masuk ke biosfer melalui sistem perakaran tanaman • Luas permukaan akar dan kemampuan akar mengabsorbsi ion organik konsentrasi rendah → ditranslokasi ke berbagai organ tumbuhan → untuk berbagai fungsi biologis • Akuisisi hara mineral → dibantu organisme → contoh: mikoriza dan bakteri penambat nitrogen • Tanaman budidaya → butuh pupuk tambahan → tanaman hanya menggunakan setengah dari pupuk yang diaplikasikan → sisanya tercuci masuk ke badan perairan atau air tanah → masalah polusi tanah PENDAHULUAN
- 4. 90% Air 10% Bhn Kering O 44% N 0,2- 2% H 7% C 47% CO2 O2 H2O NH4 + NO3 - H2PO4 - SO4 - HPO4 - Ca2+ K+ 2+ Mg2 + Fe3+ Mn2+ Bo3 3- MoO4 2- Co2+ H2O O2 Cl- Zn2+ UNSUR HARA PENYUSUN TANAMAN
- 5. Pertumbuhan dan perkembangan, tanaman memerlukan 16 unsur : 1. Karbon (C )* 9. Sulfur (S)* 2. Hidrogen (H)* 10. Clor (Cl) 3. Oksigen (O)* 11. Boron (B) 4. Nitrogen (N)* 12. Cuprum/Tembaga (Cu) 5. Fospor (P)* 13. Mangan (Mn) 6. Kalium/Potasium (K)* 14. Ferum/Besi (Fe) 7. Calsium (Ca)* 15. Zinkum/Seng (Zn) 8. Magnesium (Mg)* 16. Molibdenum (Mo) * = unsur makro UNSUR HARA PENYUSUN TANAMAN
- 6. Unsur esensial Simbol kimia Konsentrasi pada berat kering tumbuhan (% atau ppm) Diperoleh dari tanah atau CO2*) Hidrogen H 6 Karbon C 45 Oksigen O 45 Diperoleh dari tanah Hara Makro (%) Nitrogen N 1.5 Potasium/kalium K 1.0 Calsium Ca 0.5 Magnesium Mg 0.2 Fosfor P 0.2 Sulfur S 0.1 Silikon Si 0.1 Nikel Ni 0.1 Molibdat Mo 0.1
- 7. Unsur esensial Simbol kimia Konsentrasi pada berat kering tumbuhan (% atau ppm) Hara mikro (ppm) Clorin Cl 100 Besi Fe 100 Boron B 20 Mangan Mn 50 Sodium/natrium Na 10 Seng Zn 20 Tembaga Cu 6 Nikel Ni 0.1 Molibdat Mo 0.1
- 8. Mengel & Kirkby Pengelompokan unsur hara berdasarkan peran biokimia & fungsi biologisnya 1987 1. Pembentukan senyawa organic karbon → N, S 2. Pembentukan energi simpanan/integritas structural → P, Si, B 3. Kofaktor enzim & pengatur potensial osmotic → K, Ca, Mg, Cl, Mn, Na 4. Reaksi transfer elektron → Fe, Zn, Cu, Ni, Mo
- 9. Hara mineral Fungsi biokimia Kelompok 1 Berperan pada pembentukan senyawa karbon N Penyusun → asam amino, amida, protein, asam nukleat, nukleotida, hexoami S Komponen sistein, sistin, metionin, dan protein. Penyusun asam lipoat, koenzim A, thiamin pirofosfat, gluthathion, biotin, adenosin-5’-fosfosulfat dan 3-fosfoadenosin. Kelompok 2 Penting untuk energi simpanan atau integritas struktural P Komponen gula fosfat, asam nukleat, nukleotida, koenzim, fosfolipid, asam fitat → penting dalam reaksi yang melibatkan ATP Si Disimpan sebagai silika amorf dalam dinding sel → mekanik dinding sel, termasuk rigiditas dan elastisitas. B Membentuk komplek dengan manitol, mannan, asam poliannuronat, dan senyawa lain pembentuk dinding sel → pemanjangan sel dan metabolisme asam nukleat
- 10. Hara mineral Fungsi biokimia Kelompok 3 Hara yang tetap dalam bentuk ion K Dibutuhkan sebagai kofaktor untuk > 40 enzim →kation berperan pada turgor sel dan mempertahankan elektronetralitas sel Ca Penyusun lamela tengah dinding sel → sebagai kofaktor oleh beberapa enzim yang terlibat pada hidrolisis ATP dan fosfolipid → sebagai ‘second messenger’ pada regulasi metabolik Mg Dibutuhkan oleh beberapa enzim yang terlibat pada transfer fosfat → penyusun molekul klorofil. Cl Dibutuhkan dalam reaksi fotosintetik yang melibatkan evolusi O2 Mn Dibutuhkan untuk aktivitas enzim dehidrogenase, dekarboksilase, kinase, oksidase dan peroksidase Na Terkait dengan regenerasi fosfoenolpiruvat pada tumbuhan C4 dan CAM
- 11. Hara mineral Fungsi biokimia Kelompok 4 Hara yang terkait dengan reaksi redoks Fe Penyusun protein sitokrom dan nonheme → fotosintesis, fiksasi N2 dan respirasi Zn Penyusun alkohol dehidrogenase, glutamat dehidrogenase, karbonik anhidrase Cu Komponen asam askorbat aksidase, tirosinase, monoamin aksidase, urikase, sitokrom oksidase, fenolase, lakase dan plastosianin Ni Penyusun urease pada bakteri pengikat N2, penyusun hidrogenase Mo Penyusun nitrogenase, nitrat reduktase dan xanthin dehidrogenase
- 12. Unsur Hara Essensial Anion Kation Unsur Hara Makro N P K Ca Mg S NO3 - H2PO4 - SO4 - NH4 + K2 ++ Ca2+ Mg2+ Unsur Hara Mikro Fe Mn Bo Mo Co Zn Cl Bo3 3- MoO4 2- Cl- Fe3+ Mn2+ Co2+ Zn2+ Bentuk Penyerapan Unsur Hara oleh Tanaman
- 14. DEFISIENSI UNSUR HARA Bila hara mineral tidak mencukupi Timbul gejala yang khas Akan lebih komplek pada tanaman yang ditanam di tanah 1. Defisiensi kronis & akut pada beberapa mineral secara simultan 2. Defisiensi/kelebihan suatu hara mineral → menginduksi defisiensi/kelebihan hara lain 3. Beberapa penyakit yang disebabkan oleh virus → menimbulkan gejala yang sama
- 15. • Hara mineral N, P, dan K → bersifat mobile atau dapat berpindah dari daun satu ke daun yang lain • Unsur B, Fe dan Ca → immobile atau tidak mudah berpindah ke daun lain • Gejala defisiensi yang bersifat mobile → nampak pada daun tua • Gejala defisiensi yang bersifat immobile → nampak pada daun muda
- 16. FUNGSI • Memacu pertumbuhan tanaman → terutama fase vegetatif • pembentukan klorofil • pembentukan asam amino, lemak, enzim dan persenyawaan lainnya • Merangsang perkembangbiakan mikro-organisme DEFISIENSI • Pertumbuhan tanaman lambat / kerdil • Klorosis pada daun → mula- mula daun menguning, mengering dan rontok KELEBIHAN • Pertumbuhan vegetatif overlape, batang & percabangan lebih lunak (sukulen) • Pembungaan dan pembentukan buah terhambat NITROGEN (NO3 -; NH4 +)
- 17. MEKANISME UNSUR N DALAM TANAMAN DALAM TANAH N mensintesa karbohidrat menjadi protein dan protoplasma (melalui mekanisme respirasi) yang berperan dalam pembentukan jaringan vegetatif tanaman N di serap tanaman dalam bentuk nitrat (NO3) & amonium (NH4 +) tetapi nitrat → tereduksi menjadi amonium melalui enzim yang mengandung Mo
- 22. POSFOR (P) → H2PO4; HPO4 - FUNGSI DEFISIENSI • Membantu pembentukan protein dan mineral • mengedarkan energi keseluruh bagian tanaman • Merangsang pertumbuhan dan perkembangan akar, terlebih pada masa pembibitan • Mempercepat pembungaan dan pembuahan tanaman, serta mempercepat pemasakan biji dan buah • Daun bawah berubah warna menjadi tua atau tampak mengkilap merah keunguan → selanjutnya menjadi kuning dan rontok • Tepi daun pada cabang dan batang berwarna merah ungu, kemudian menjadi kuning • Batang kerdil
- 23. SULFUR FUNGSI DEFISIENSI • Terdapat pada dua asam amino → penyusun koensim dan vitamin • Gejala defisiensi sulfur hampir sama dengan N → klorosis, pertumbuhan kerdil. Akumulasi antosianin • S → immobilisasi → klorosis awalnya pada daun dewasa dan muda tidak pada daun tua
- 24. SULFUR
- 25. SULFUR
- 26. KALIUM (K) → K2 + FUNGSI DEFISIENSI • Membantu pembentukan protein, karbohidrat dan gula • Membantu pengangkutan gula dari daun ke jaringan tanaman lain • Memperkuat jaringan tanaman • Meningkatkan daya tahan terhadap penyakit • Meningkatkan kualitas & cita rasa biji dan buah • Daun mengerut atau keriting • Timbul bercak-bercak merah coklat, kemudian mengering dan mati • Terhambatnya perkembangan akar • Kualitas buah/bunga rendah, tidak sempurna, kecil, jelek, tidak tahan lama
- 27. KALIUM (K)
- 28. KALIUM (K)
- 29. KALIUM (K)
- 30. MAGNESIUM → Mg2+ FUNGSI DEFISIENSI • Membantu pembentukan klorofil, asam amino, vitamin, dan lemak • Transportasi fosfat pada tanaman • Daun tua (terutama pada daun bagian bawah) mengalami klorosis, menguning, dan bercak-cak coklat → akhirnya rontok • Pada tanaman yang menghasilkan biji → akan menghasilkan biji yang lemah
- 31. MAGNESIUM → Mg2+
- 32. MAGNESIUM → Mg2+
- 33. CALSIUM → Ca2+ FUNGSI DEFISIENSI • Mensintesis dinding sel baru → lamella tengah • Pembentukan benang spindle saat pembelahan sel • Sebagai second messenger → untuk respon tumbuhan terhadap lingkungan dan sinyal hormon • Mengaktifkan pembentukan bulu- bulu akar, biji dan menguatkan batang • Membantu keberhasilan penyerbukan • Membantu pemecahan sel • Membantu pemecahan beberapa enzim • Tepi daun muda mengalami klorosis, lalu menjalar ke tulang daun • Kuncup tanaman muda tidak berkembang dan mati • Terdapat bintik hitam serat daun • Akar pendek, buah pecah dan bermutu rendah
- 34. CALSIUM → Ca2+
- 35. CALSIUM → Ca2+
- 36. BESI (Fe) FUNGSI DEFISIENSI • Komponen enzim dalam proses transfer elektron, mis: sitokrom • Klorosis pada intervena → hampir sama dengan gejala defisiensi Mg • Terjadi pada daun muda → Fe tidak mobile → Fe mengendap pada daun tua sebagai oksida tidak larut atau komplek dengan fosfat atau komplek dengan fitoferitin
- 37. BESI (Fe)
- 38. MANGAN (Mn) FUNGSI DEFISIENSI • Aktivasi enzim dalam sel tumbuhan (dekarboksilase dan dehydrogenase) dalam siklus Krebs (TCA) • Berperan utama dalam fotosistesis → menghasilkan O2 dari H2O • Klorosis pada intervena yang berkembang → noda kecil nekrosis • Klorosis dapat terjadi pada daun muda atau tua → dipengaruhi → spesies dan laju pertumbuhan
- 39. MANGAN (Mn)
- 40. TEMBAGA (Cu) FUNGSI DEFISIENSI • Ion Cu berasosiasi dengan enzim pada reaksi redoks → Cu+ berubah menjadi Cu2+ • Cu terlibat dengan enzim plastosianin → transfer electron pada reaksi terang • Daun menjadi hijau gelap → mengandung noda nekrosis • Noda nektosis → pada ujung daun muda dan meluas ke basal tepi daun • Daun menggulung atau malformasi • Bila ekstrim → daun gugur lebih dini
- 41. TEMBAGA (Cu)
- 42. TEMBAGA (Cu)
- 43. SENG (Zn) FUNGSI DEFISIENSI • Aktivasi → enzim dan biosintesis klorofil pada beberapa spesies • Reduksi pertumbuhan pada internodus → pertumbuhan menjadi roset • Daun mengecil dan distorsi dengan bagian tepi mengkerut → karena → hilangnya produksi IAA
- 44. SENG (Zn)
- 45. MOLIBDAT (Mo) FUNGSI DEFISIENSI • Ion Mo mulai dari Mo4+ sampaiMo6+ → komponen beberapa enzim (reductase dan nitrogenase) • Terlibat dalam asimilasi nitrat dan fiksasi N2 • Awal defisiensi → klorosis di daerah antara vena → terjadi nekrosis pada daun tua • Pada Cauliflower dan brokoli → daun malformasi menjadi terplintir → kematian → penyakit whiptail • Pembentukan bunga terhambat atau bunga gugur dini • Defisiensi Mo diikuti defisiensi N bila sumber N dari fiksasi N2 simbiotik
- 46. MOLIBDAT (Mo)
- 47. MOLIBDAT (Mo)
- 48. Hubungan pertumbuhan dan kandungan hara dalam jaringan
- 49. Beberapa hal yang mempengaruhi absorbs hara mineral 1. Muatan negatif pada tanah Pertukaran kation pada permukaan partikel tanah → karena muatan negatif dari permukaan tanah 2. pH tanah • pH atau H+→ mempengaruhi pertumbuhan akar (5.5-6.5) dan mikroba tanah • Suasana asam → pelapukan batu dan pelepasan ion-ion (K+, Mg2+, Ca2+, Mn2+) & sulfat, fosfat
- 50. Beberapa hal yang mempengaruhi absorbs hara mineral 3. Kelebihan hara mineral • Tanah salin → hara mineral berlimpah dalam tanah →keracunan → menghambat pertumbuhan → • Contoh: NaCl; NaSO4 • Daerah kering → kelebihan hara mineral→ faktor pembatas → tidak mencukupinya curah hujan untuk pemcucian ion mineral • Tanaman yang toleran salin → salt-tolerant/halofita
- 51. Beberapa hal yang mempengaruhi absorbs hara mineral 4. Perluasan sistem perakaran • Bila daerah rizosfer miskin hara mineral → peningkatan pertumbuhan akar 5. Daerah akar yang berbeda mengabsorpsi ion mineral yang berbeda • Kemampuan absorpsi dipengaruhi oleh spesies dan jenis hara mineral • Contoh: Tanaman Mineral Lokasi Barley Ca Apikal akar Barley Fe Apikal akar Jagung Fe Permukaan akar
- 52. Siklus Potassium/Kalium SIKLUS KALIUM PADA SISTEM TANAH-TANAMAN Sumber: Potash & Phosphate Institute
- 53. Sel epidermis Sel mesofil Partikel tanah Larutan tanah Pita kaspari Pembentukan struktur K+ Sel penjaga a b c d K+ diloading → floem dari sel daun → dari daun → diunloading → digunakan atau kembali ke akar K+ diabsorbsi melintasi membran plasma sel akar → bergerak radial menuju sistem vascular akar K+ dilepaskan ke dalam pembuluh xilem menuju tunas K+ bergerak dari pembuluh xilem → apoplas → ke sel daun DIAGRAM TRANSPOR KALIUM JARAK JAUH Sumber: Cordones et al., 2016
- 54. H+ ATPADP + Pi H+ Na/K H+ K+ H+ Membran plasma Ekstraseluler Intraseluler a b c Pompa proton H+-ATPase (a) transport proton melintasi membran dari permukaan internal ke permukaan eksternal. Gradien elektrokimia digunakan untuk transporn kalium uphill atau kation lain melalui mekanisme co-transport aktivitas sekunder (b,c). Dua tipe utama simporter: (b) antiport, pergerakan proton couple downhill menuju uphill dan (c) simport, proton dan kation berpindah searah MODEL TRANSPORTER KALIUM
- 55. PENYERAPAN KALIUM PADA AKAR TANAMAN Mekanisme transport kalium Sifat Transporter 1. Sistem I 1. High-afinitas pada kondisi konsentrasi kalium eksternal kurang dari 1 mM 2. Sangat selektif terhadap kalium dari kation alkali lainnya 3. Memperlihatkan peningkatan ekspresi gen atau aktifitas transport pada kondisi kalium rendah Simporter K+/H+ 2. Sistem II 1. Low-afinitas walaupun konsentrasi kalium eksternal tinggi 2. Seleksi terhadap kalium sangat rendah dari pada sodium 3. Kurang dipengaruhi oleh perubahan status kalium pada tanaman Channel KIR (K-inward- rectrifying) Mekanisme transport kalium: Sistem I dan II
- 56. Mekanisme uptake ion dari rambut-rambut akar ke xilem batang Pengambilan larutan tanah oleh dinding hidrofil rambut akar → apoplast → pita kaspari Ion-ion melintasi membran plasma rambut akar → plasmodesmata → stele Ion-ion ditransport ke protoplas sel epidermis dan korteks → melalui simplas • Ion masuk ke stele secara terkendali • Mencegah kebocoran ion-ion terlarut kembali ke tanah • Mentranspor ion-ion tertentu dari tanah ke xilem • Transport radial dalam simplas menuju stele → ion dilepas ke xylem → retransfer dari simplas ke apoplast • Terdapat 2 pump: pump transporter dari sel korteks akar dan pump transporter simplas-xilem pada stele 1. Rute Apoplas 2. Rute Simplas 3. Rute Transmembran 4. Endodermis 5. Transpor Xilem
- 57. Model simplas dan apoplast jalur transport ion radial melintasi akar menuju xilem
- 58. Aliran massa Intersepsi Difusi 1. Ion-ion bergerak → daerah interseluler parenkim korteks akar → transport apoplas 2. Absorbsi pada membran terluar dari protoplas → proses pasif mengikuti gradient konsentrasi 3. Uptake ke sitoplasma pada akar korteks 4. Transport interseluler → ion-ion bergerak melewati plasmodesmata (transport simplas) 5. Ion-ion bergerak menuju sentral stele memasuki sistem vascular TRANSPORT ION PADA AKAR
- 59. Mekanisme unsur hara pada tanaman epifit Biomassa tanaman berkayu Kehilangan kanopi melalui pencucian dan serasah Biomassa epifit Tanah/ serasah Xylem menuju kanopi Nutrisi epifit dari: presipitasi, pencucian kanopi dan serasah