UNSUR HARA ESSENSIIAL

• Pergerakan Hara Ke Akar

Peran Tanah dalam Pertumbuhan Tanaman

• Fungsi Tanah:
    - Tempat berjangkar/anchorage bagi tanaman.
    - Penyimpanan/pasokan air.
    - Penyimpanan/pasokan O2.
    - Penyimpanan/pasokan nutrisi.

Kesuburan Tanah (Soil Fertility)

• Definisi:
    - Kemampuan tanah untuk menyediakan unsur hara esensial selama periode pertumbuhan tanaman, tanpa konsentrasi nutrisi yang bersifat racun.
    - Kapasitas tanah untuk menyediakan nutrisi yang tersedia bagi tanaman.
• Produktivitas Tanah:
    - Kemampuan tanah untuk memproduksi tanaman tertentu atau urutan tanaman di bawah sistem pengelolaan tertentu.
    - Semua tanah yang produktif adalah subur, tetapi tidak semua tanah subur produktif.

Pengertian Kesuburan Tanah

• Kesuburan Tanah:
    - Kemampuan tanah untuk menyediakan unsur hara (nutrisi) yang berkaitan dengan kualitas hara, ketersediaan, dan usaha untuk menahannya dari pencucian.
• Menurut Brady dan Weil (2008):
    - Kesuburan tanah adalah kemampuan tanah untuk menyediakan unsur hara esensial dalam jumlah dan proporsi yang seimbang untuk pertumbuhan tanaman.

Definisi dan Aspek Kesuburan Tanah

• Menurut Foth dan Ellis (1997):
    - Kesuburan tanah adalah kondisi tanah yang mampu menyediakan unsur hara esensial dalam jumlah yang cukup dan seimbang untuk tanaman tanpa efek racun dari unsur hara.
• Tanah Subur:
    - Memiliki sifat kimia, fisika, dan biologi yang mendukung pertumbuhan atau produksi tanaman.

Enam Unsur Hara Esensial

• Unsur Hara Esensial:
    - CHOPKNS CaFe Mg B Mn CuZn MoCl
    - Unsur utama: C, H, O
    - Hara Makronutrien Primer: N, P, K
    - Hara Makronutrien Sekunder: Ca, Mg, S
    - Hara Mikronutrien: B, Cl, Cu, Fe, Mn, Zn, Mo
    - Hara Bermanfaat: Na, Ni, Si, Co

Kriteria Unsur Hara Esensial

• Menurut Arnon:
    - Tiga kriteria unsur hara digolongkan sebagai unsur hara esensial:
      1. Kekurangan unsur hara tersebut menyebabkan tanaman tidak mampu menyelesaikan siklus hidupnya (pertumbuhan dan reproduktif).
      2. Unsur langsung terlibat dalam proses metabolisme.
      3. Kekurangan unsur tidak dapat digantikan dengan unsur lain.

Unsur Hara Tanaman

• Unsur Non-mineral:
    - Air dan karbon:
      - Karbon (C), Hidrogen (H), Oksigen (O), Nitrogen (N).
• Unsur Mineral dari Tanah:
    - Makronutrien Primer:
      - Nitrogen (N), Fosfor (P), Kalium (K).
    - Makronutrien Sekunder:
      - Kalsium (Ca), Magnesium (Mg), Sulfur (S).
    - Mikronutrien:
      - Besi (Fe), Boron (B), Mangan (Mn), Tembaga (Cu), Seng (Zn), Molybdenum (Mo), Klorin (Cl).

Perbandingan Makronutrien dan Mikronutrien

• Gambaran berat proporsional dari elemen:
    - 0.5% (Mikronutrien) dalam tanaman.
    - 3.5% (Makronutrien) termasuk C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S.

Hal yang Harus Diketahui tentang Unsur Hara

1. Jumlah yang ada di tanah.
2. Bentuk kombinasi.
3. Proses ketersediaan.
4. Gejala kekurangan dan kelebihan.

• Contoh jumlah unsur dalam tanah:
    - N, P: jumlah kecil dalam tanah mineral.
    - K, Ca, Mg: jumlah kecil dalam tanah asam, tetapi jumlah besar dalam tanah alkali.
    - S: jumlah kecil, tetapi lebih mudah tersedia.

Konsentrasi Unsur yang Diserap Tanaman (Bobot Kering)

• Nitrogen (N): $NH_4^+$; $NO_3^-$ – 4,0%
• Fosfor (P): $PO_4^{3-}$; $HPO_4^{2-}$; $H_2PO_4^{-}$ – 0,5%
• Kalium (K): $K^+$ – 4,0%
• Magnesium (Mg): $Mg^{2+}$ – 0,5%
• Sulfur (S): $SO_4^{2-}$ – 0,5%
• Kalsium (Ca): $Ca^{2+}$ – 1,0%

Konsentrasi Unsur Mikro yang Diserap Tanaman (Bobot Kering)

• Besi (Fe): $Fe^{2+}$; $Fe^{3+}$ – 200 ppm
• Mangan (Mn): $Mn^{2+}$ – 200 ppm
• Seng (Zn): $Zn^{2+}$ – 30 ppm
• Tembaga (Cu): $Cu^{2+}$ – 10 ppm
• Boron (B): $BO_3^{2-}$; $B_4O_7^{2-}$ – 60 ppm
• Molybdenum (Mo): $MoO_4^{2-}$ – 2 ppm
• Klor (Cr): $Cl^{-}$ – 3000 ppm

Komposisi Nutrisi Tanaman

• Unsur:
    - Jagung
      - C, H, O: 43.6%, 6.2%, 44.4%
      - N: 1.5%
      - P: 0.2%
      - K: 1.0%
      - Ca: 0.23%
      - Mg: 0.18%
      - S: 0.17%
      - Mikronutrien: 0.14%
      - Fe, Mn: 0.12%

Teknik Penelitian Menggunakan Kultur Hidroponik

• Untuk menentukan unsur kimia mana yang esensial:
    - Teknik: Akar tanaman direndam dalam larutan mineral yang teroksigenasi dengan komposisi mineral yang diketahui.
    - Aerasi air menyediakan oksigen untuk respirasi sel.
    - Unsur tertentu, seperti kalium, dapat dihilangkan untuk menguji apakah itu esensial.
    - Jika unsur yang dihilangkan esensial, gejala kekurangan mineral muncul, seperti pertumbuhan terhambat dan daun yang berubah warna.
    - Defisiensi dari berbagai unsur dapat memiliki gejala yang berbeda, yang membantu dalam mendiagnosis defisiensi mineral di tanah.

Bentuk Unsur dalam Tanah

• Nutrisi Terlarut.
    - Sebagian besar tersedia.
    - Campuran ion dan air disebut larutan tanah.

Bentuk yang Tersedia untuk Tanaman

• Ions adalah molekul bermuatan.
    - Nutrisi tanaman sebagian besar adalah ion (+ / -).
• Kation - ion bermuatan positif (Ca$^{2+}$).
• Anion - ion bermuatan negatif ($NO_3^-$).

Bentuk Kompleks dan Sederhana dari Unsur

• Kompleks - bentuk kurang aktif:
    - Nitrogen (N): kombinasi organik, protein, asam amino.
    - Fosfor (P): Apatit, fosfat Ca, Fe, Al, nucleic acid.
    - Kalium (K): Feldspar, Mica, Lempung (misalnya illite).
• Sederhana - lebih tersedia:
    - Garam Ammonium: $NH_4^{+}$.
    - Garam Nitrit: $NO_{2}^{-}$.
    - Garam Nitratan: $NO_3^{-}$.
    - Fosfat dari $Ca, HPO_4^{=}, K$, dan $Mg$: $H_2PO_4^{-}$.
    - Ions Kalium yang diserap oleh kolom kompleks tanah: $K^{+}$.

Hukum Minimum (Liebig)

• Hasil tanaman dibatasi oleh faktor yang paling minimum.
• Ketika faktor itu dihilangkan, hasil dibatasi oleh faktor pembatas kedua, dan seterusnya.

Hukum Mitscherlich

• Model matematika dalam pertanian menggambarkan hubungan antara hasil panen dan penggunaan pupuk.
• Didasarkan pada prinsip hasil yang semakin berkurang, di mana hasil panen meningkat hingga titik tertentu karena pemupukan, setelah itu penggunaan pupuk lebih lanjut tidak secara signifikan meningkatkan hasil panen.

Tingkat Hara dalam Tanaman

• Respon Tanaman:
    - A: Input tidak diperlukan.
    - B: Input diperlukan.
    - C: Faktor lain membatasi pertumbuhan.

Gejala Kekurangan Nutrisi

• Klorosis:
    - Perubahan warna daun (missal warna kekuningan pada jaringan daun).
    - Gejala ini terjadi karena unsur hara mempengaruhi proses fotosintesis secara langsung maupun tidak langsung.
• Stunting/Kerdil:
    - Banyak defisiensi menyebabkan penurunan pertumbuhan, menghasilkan tinggi tanaman yang lebih pendek.
• Nekrosis:
    - Defisiensi parah dapat mengakibatkan kematian seluruh tanaman atau bagian tanaman yang pertama kali terpengaruh oleh defisiensi.
    - Jaringan tanaman berwarna cokelat dan mati (Nekrosis).

Mobilitas Nutrisi dalam Tanah

• Volume tanah yang dieksploitasi untuk nutrisi mobile: N, S, Cl.
• Volume tanah yang dieksploitasi untuk nutrisi yang tidak mobile: sebagian besar lainnya.

Mekanisme Penyediaan Nutrisi ke Akar

• Aliran massa: Nutrisi terlarut bergerak menuju akar dalam air tanah yang mengalir menuju akar.
• Difusi: Nutrisi bergerak dari konsentrasi tinggi di larutan tanah ke konsentrasi rendah di akar.
• Intersepsi akar: Akar mendapatkan nutrisi dengan secara fisik menghubungi nutrisi dalam larutan tanah atau di permukaan tanah.