KESUBURAN TANAH " HARA MAKRO"

A.      HARA MAKRO

1.              PENGERTIAN HARA ESENSIAL

Suatu unsur termasuk sebagai hara esensial jika memenuhi syarat:

1. Terlibat langsung dalam fungsi metabolisme tanaman (involved in plant metabolic functions).
2. Tanaman tidak akan sempurna siklus hidupnya tanpa adanya unsur tersebut (plant cannot complete its lifecycle without it).
3. Tidak ada unsur lain yang dapat menggantikan secara sempurna seluruh fungsi metabolisme yang melibatkan unsur tersebut (no other element can substitute for all of its metabolic functions

2.              PENGERTIAN HARA MAKRO

Unsur C, H, O jumlahnya sangat melimpah, C dan O umumnya diambil dari udara sedangkan H dari air.  Proses fotosintesis yang berlangsung di daun menghasilkan gula dengan mengambil CO2 dari udara. Pernafasan daun dan akar menggunakan oksigen dari udara (yaitu di stomata dan pori tanah) untuk menghasilkan ATP (energi sel tubuh).

Hara mineral (13) sebagian besar berasal dari tanah, terbagi atas : hara makro: N, P, K, Ca, Mg, S dinyatakan dalam % (g/100g) dan hara mikro: Fe, Zn, Mn, Cu  /  B, Cl, Mo /  [Ni] dinyatakan dalam ppm (mg/kg).  Kandungan hara yang tertinggi umumnya N dan K. Pada tanaman yang diberi pupuk dengan cukup mengandung 1-5 % bobot kering. Tembaga dan Mo memiliki kadar paling kecil, hanya beberapa ppm. 1% = 10.000 ppm.

3.         NITROGEN

Bentuk dan fungsi  N

N dibutuhkan oleh tanaman dalam jumlah yang besar, umumnya menjadi faktor pembatas pada tanah-tanah yang tidak dipupuk. Berupa asam amino, amida dan amin yang berfungsi sebagai kerangka (building blocks) dan senyawa antara (intermediary compounds). Berupa protein, khlorofil, asam nukleat: protein/ensim mengatur reaksi biokimia, N merupakan bagian utuh dari struktur klorofil, warna hijau pucat atau kekuningan disebabkan kekahatan N, sebagai bahan dasar  DNA dan RNA.

Mobilitas N

Unsur N sangat mobil dalam jaringan tanaman, dialihtempatkan dari daun yang tua ke daun yang muda. Gejala kekahatan klorosis muncul pada daun dibagian bawah yaitu daun yang lebih tua.  Jika berlebihan N akan merangsang pertumbuhan vegetatif, laju fotosintesis tinggi, penggunaan CH₂O juga tinggi, akibatnya menghambat kematangan tanaman, jaringan menjadi sukulen, tanaman rebah, mudah terserang penyakit.

Sumber N

Beberapa sumber N adalah : perombakan bahan organik: daur N; penyematan biologis: simbiotik dan non simbiotik; deposisi atmosfir: karena muatan listrik dan kegiatan industri; pupuk N  dan rabuk, kompos dan biosolid.

Bentuk N yang diserap tanaman

Bentuk NH₃ (amoniak) diserap oleh daun dari udara atau dilepaskan dari daun ke udara, jumlahnya tergantung konsentrasi di udara. Sebagian besar N diambil akar dalam bentuk  anorganik yaitu NH₄⁺ (ammonium) and NO₃^- (nitrat). Jumlahnya tergantung kondisi tanah, nitrat lebih banyak terbentuk jika tanah hangat, lembab dan aerasi baik. Penyerapan NH₄⁺ lebih banyak terjadi pada pH tanah netral, sedangkan NO₃^- pada pH rendah. Senyawa NO₃^- umumnya bergerak menuju akar karena aliran masa, senyawa NH₄⁺ bersifat tidak mobil, gerakan disebabkan oleh difusi juga aliran masa.

Senyawa ammonium ini tidak harus direduksi di dalam tubuh tanaman sehingga menghemat energi, kandungan protein tanaman lebih tinggi (CH₂O). Keseimbangan kation/anion: mengurangi penyerapan Ca, Mg, K, tetapi meningkatkan penyerapan fosfat, sulfat dan klor. Suasana pH risosfer: akar melepas H⁺.

Senyawa nitrat harus direduksi terlebih dahulu di dalam tubuh tanaman sebelum disintesis menjadi asam amino, NO₃^- à  NH₃. Keseimbangan kation/anion: meningkatkan penyerapan Ca, Mg, K, tetapi menurunkan penyerapan fosfat, sulfat, dan klor. Suasana pH risosfer: akar melepas HCO₃^- (OH^-)

Jika kadar NH₄⁺ tinggi dapat bersifat meracun, NH₄⁺ à NH₃, sedangkan jika kelebihan NO₃^- dapat secara aman disimpan dalam vakuola. Preferensi tanaman: kebanyakan tanaman tumbuh baik pada kondisi campuran, tanaman yang tahan terhadap suasana masam umumnya lebih baik jika diberi NH₄⁺, sebaliknya keluarga terung-terungan (Solanaceae) lebih menyukai NO₃^-, karena membutuhkan banyak kation lainnya (penyerapan nitrat merangsang penyerapan kation).

Transformasi N dalam tanah

Di dalam tanah unsur N dapat mengalami alihrupa sebagai berikut: Mineralisasi, Immobilisasi, Nitrifikasi, Denitrifikasi, Volatilisasi, Fiksasi N.

Mineralization

Pelepasan N organik menjadi N yang tersedia bagi tanaman yaitu: NH₄⁺, melibatkan mikrobia heterotrof yaitu bakteri dan kapang. Bahan organik tanah mengandung N sekitar 5%, sekitar 1-4% dari N organik mengalami mineralisasi setiap tahunnya.

• Aminisasi: proteins + H₂O –> asam amino + amina + urea + CO₂ + energi.  pemecahan protein menjadi unit lebih kecil, yang mengandung gugus NH₂

• Ammonifikasi:

R – NH₂ + H₂O –>  NH₃ + R – OH + energi
NH₃ + H₂O        –>  NH₄⁺ + OH^-

Immobilisasi (assimilasi)

Berkebalikan dengan proses mineralisasi. Pengambilan bentuk N anorganik dari tanah kemudian menyatukan bahan tersebut menjadi bentuk N organik oleh mikrobia, dapat berupa NH₄⁺ atau NO₃^-. Kesetimbangan antara mineralisasi dan immobilisasi ditentukan oleh nisbah C:N .

Nitrifikasi

Perubahan NH₄⁺ menjadi NO₃^-, sumber NH₄⁺ dapat berupa bahan organik atau pupuk. Oksidasi biologis: bilangan oksidasi N meningkat dari -3 menjadi + 5, melalui 2 tahapan proses:

2NH₄⁺ + 3O₂ –>  2NO₂^- (nitrit) + 2H₂O + 4H⁺ (Nitrosomonas bacteria) dan
2NO₂^- + O₂ –> 2NO₃^- ( Nitrobacter bacteria)

Nitrit bersifat meracun, umumnya tidak sampai mengumpul, karena reaksi nitrit menjadi nitrat jauh lebih besar dibanding perubahan ammonium menjadi  nitrit. Ada dua jenis bakteri ototrof yang menonjol, mereka mendapatkan energi dari oksidasi N, sedangkan C diambil dari CO₂

Proses nitrifikasi

Meningkatkan potensi pelindian N. Senyawa NO₃^- sangat mobil, sangat  larut air, tidak dapat dipegang oleh koloid tanah. Senyawa NH₄⁺ merupakan kation tertukar, dapat dipegang oleh koloid tanah, bersifat mobil dalam tanah pasiran tanah yang memiliki KPK rendah. Untuk berlangsungnya proses nitrifikasi diperlukan suasana aerasi yang baik, karena yang aktif bakteri aerobik, oksigen diperlukan sebagai reaktan dalam kedua reaksi yang terlibat. Proses ini bersifat mengasamkan tanah, 2 mol H⁺ dihasilkan per mol NH₄⁺ yag dinitrifikasi, ini dapat berasal dari pupuk ammonium atau mengandung pembentuk ammonium (urea). Sangat cepat pada pH tinggi, optimum pada pH 8.5, bakteri memerlukan cukup Ca dan P, keseimbangan reaksi lebih cocok pada pH tinggi tersebut. Reaksi cepat pada temperatur hangat dan tanah yang lembab. Penghambat nitrifikasi: digunakan untuk membatasi pelindian nitrat,  N-Serve (nitrapyrin) karena bersifat meracun bagi Nitrosomonas.

Denitrifikasi

Kehilangan N dalam bentuk gas, reaksi NO₃^- menjadi N₂ dan N₂O. Bakteri anaerob: Pseudomonas, Bacillus, menggunakan N sebagai sumber O₂ dalam respirasi, terjadi pada tanah tergenang atau terbatasnya oksigen, sekitar akar atau seresah yang sedang terombak. Bakteri memerlukan bahan organik, bahan orgaik yang siap dirombak sebagai sumber energi

4(CH₂O) + 4NO₃^- + 4H⁺ –>  4CO₂ + 2N₂O ­ + 6H₂O
5(CH₂O) + 4NO₃^- + 4H⁺ –>  5CO₂ + 2N₂O ­ + 7H₂O

Kehilangan N dari pupuk umumnya 10-30%, pada kondisi: penambahan bahan orgaik dan kurangnya aerasi, temperatur hangat : antara 50 – 80 F, pH >5.5, cukup sediaan nitrat, pertumbuhan tanaman, dapat menyumbang C dan kurangnya oksigen, tanaman dapat juga membatasi denitrifikasi dengan mengurangi kadar air dalam tanah dan nitrat karena diserap

Volatilisasi

Kehilangan berupa gas NH₃, terutama dari pupuk N di permukaan, juga rabuk di permukaan tanah, kehilangan rabuk juga terjadi saat penanganan dan penyimpanan, dengan  reaksi NH₄⁺ –>  H⁺ + NH_{3 .}­ Kehilangan NH₃ terutama pada pH tinggi, pH larutan >7 , pada kesetimbangan reaksi bergerak ke kanan, kehilangan tersebut dapat ditekan dengan cara pemberian pupuk dibenamkan, atau dengan penyiraman air irigasi, urea bersifat sangat larut.

Pada tanah masam dan netral: kehilangan urea lebih besar dibanding pupuk NH₄⁺ , reaksi awal NH₄⁺ bersifat asam. Hidrolisis Urea meningkatkan pH sekitar butiran:

CO(NH₂) ₂ (urea) + H⁺ + 2H₂O –>   2NH₄⁺ + HCO₃-
ini memerlukan H⁺ dan menaikkan pH, dapat mencapai > 7
mendorong reaksi : NH₄⁺ + HCO₃^- –>NH   ₃ ­ + H₂O + CO₂

Pada tanah kapuran (calcareous soils), kehilangan Urea secara potensial tetap tinggi. Pupuk NH₄⁺ lebih mudah menguap dibanding dalam suasana asam, karena bereaksi dengan karbonat, NH₄⁺ + HCO₃^- NH à ₃ ­ + H₂O + CO₂ , kehilangan ammonium fosfat and sulfat lebih tinggi dibanding garam ammonium yang terlarut seperti klorida dan nitrat.

Faktor lain yang mendorong volatilisasi antara lain: bentuknya cairan vs. padatan. Aplikasi permukaan disebar (broadcast surface applications), dibandingkan setempat atau dicampurkan. Temperatur yang tinggi. Permukaan tanah yang lembab dan evaporasi yang cepat. KPK yang rendah: retensi NH₄⁺ dan penyanggaan pH. residu tanaman di permukaan, penggembalaan dan gumpal tanah, menjaga lengas tanah permukaan, mengurangi kontak tanah dan gerakan ke dalam tanah

Inhibitor Urease merupakan alat untuk menghambat perombakan urea dan mengurangi volatilisasi N, contoh: Agrotrain. umumnya kurang efektif dibandingkan dengan perbaikan cara pemupukan, misalnya concentrated banding. Urease adalah ensim yang memecah urea, berasal dari tanaman atau tanah (mikrobia).  Usaha yang lain dengan membuat Slow release, urea-based fertilizers Contoh: Ureaform: Urea-formaldehyde, SCU (Sulfur-coated urea), manfaatnya:   pemberian cukup satu kali untuk suatu jangka waktu tertentu, misalnya 3 – 6 atau 9 bulan, hemat pada tempat yang memiliki potensi pelindian atau penguapan yang tinggi, Sering digunakan untuk tanaman hias atau tanaman tahunan.

Ammonia anhidrat, karena bentuknya mudah menguap, maka disuntikkan di bawah permukaan tanah, standar 15 cm untuk tanah kasar lebih dalam lagi. Kondisi yang cocok untuk kehilangan: tanah yang kering: lubang bekas injeksi tidak menutup rapat, NH₃ tidak berubah menjadi NH₄⁺, tanah lempung basah: lubang bekas injeksi tidak menutup rapat, tekstur kasar: difusi NH₃ , tanah berbongkah: difusi NH₃ , bahan organik rendah: bahan organik memegang NH₃,

Tujuan penggunaan Inhibitor nitrifikasi untuk menghambat nitrifikasi, dan mengurangi pelindian N. Umumnya digunakan pada musim gugur, atau di tanah pasiran. Contoh: bahan N-Serve, DCD yang berfungsi menghambat perubahan ammonium menjadi nitrit dalam proses nitrifikasi.

Fiksasi N

Meskipun kadar N udara 78%, tetapi ketersediaan N dalam tanah sering menjadi faktor penghambat. Terdapat 70 juta kg N setiap hektar tanah. N₂ harus diubah menjadi bentuk yang tersedia bagi tanaman. Fiksasi industri: N₂ direduksi dengan energi yang besar (high energy inputs), pada temperatur tinggi 1.200 0C dan tekanan tinggi 500 atm. dengan reaksi: 3H₂ + N₂ –>  2NH₃. NH₃ (amonia anhidrat) digunakan langsung sebagai pupuk atau sebagai bahan baku pupuk N yang lain.

Berbagai mikrobia dapat menyemat N₂: Simbiotik atau hidup bebas. Rhizobia dan legum. Hal ini penting bagi dunia pertanian. Bakteri simbiotik membentuk bintil akar,  tanaman inang menerima N yang tersemat sedangkan bakteri  menerima fotosintat.

Rhizobia dan legum memiliki hubungan yang bersifat spesifik, legum yang yang berbeda membutuhkan spesies Rhizobia tertentu yang sesuai. Umumnya dilakukan inokulasi pada biji yang akan ditanam. Hal ini diperlukan terutama jika lahan baru untuk pertama kali ditanami legum tersebut atau untuk introduksi suatu strain baru. Strain memiliki kemampuan menyemat N yang berbeda-beda.

Faktor yang mempengaruhi penyematan N antar alain: Keadaan pH tanah :  pH yang rendah membahayakan Rhizobia dan akar tanaman, adanya keracunan Al dan Mn , serta kekahatan Ca, Mo dan P. Spesies dan strain memiliki tingkat kepekaan yang berbeda-beda. R. meliloti (alfalfa, sweet clover) sangat peka terhadap pH yang rendah, strain lain lebih toleran. Kadar Nitrogen tersedia tanah: jika kandungan N tanah tinggi, maka penyematan akan rendah. Pertumbuhan tanaman dan manajemen: laju fotosintesis tinggi akan meningkatkan penyematan N, sebaliknya hal yang menurunkan batang atau hasil juga menurunkan penyematan N misalnya frekuensi dan waktu pemangkasan pada HMT.  Kemampuan penyematan N pada legum tahunan (perennial)       : 100-200 kg/ha/th, sedangkan legum semusim (annual)      : 50-100 kg/ha/th

Penyematan N lainnya

Azolla Anabaena : paku air dan ganggang hijau biru (cyanobacteria), jumlah N yang tersemat cukup untuk padi sawah. Cyanobacteria (blue-green algae), hidup bebas, pada tanah tergenang, permukaan tanah yang lembab. Azospirillum: bakteria yang hidup bebas, atau bersekutu dengan akar serealia atau rerumputan. Azotobacter: bakteria hidup bebas, di tanah, air , risosfer, atau permukaan daun. Bentuk hubungan yang lain kurang berhubungan dengan pertanian, tetapi bermanfaat bagi ekosistem alam atau agroforestry. Pohon legum: Black locust, mimosa, akasia. Frankia: aktinomisetes simbiotik, Alder

4.         FOSFOR

Bentuk dan fungsi P di dalam jaringan tanaman

1. P dibutuhkan tanaman dalam jumlah relatif besar, sedikit lebih kecil dibawah N dan K, setara dengan S, Ca dan Mg
2. Fosfat: unsur P sangat reaktif, di alam ditemukan dalam bentuk gugus fosfat
3. ATP : transfer energi
4. NADP : fotosintesis
5. Asam nukleat: bahan DNA, RNA
6. Lemak fosfat (phospholipids): membran sel dan organ dalam sel

Mobilitas P

Unsur fosfor (P) sifatnya mobil dalam tanaman, mudah dipindahkan dari bagian daun yang tuda ke titik tumbuh. Gejala kekahatan: tanaman kerdil, pertumbuhan akar buruk, kedewasaan terlambat, warna daun hijau kelam, muncul warna keunguan misalnya pada jagung.  Jika P berlebihan meskipun tidak secara langsung meracuni tanaman, akan menyebabkan merangsang pertumbuhan organisme perairan, mempercepat eutrofikasi, P tanah yang berlebih meningkatkan pengangkutan P dalam sedimen, air limpasan.

Sumber P

1. perombakan bahan organik: menyumbang 20-80% dari total P dalam tanah
2. rabuk, kompos dan biosolid
3. pelarutan mineral P : mineral primer dan sekunder, mineral primer sangat lambat tersedia menjadi sumber jangka panjang
4. pengendapan sedimen erosi
5. pupuk P

Bentuk P yang diserap tanaman

Kebanyakan P diserap dalam bentuk ion anorganik orthofosfat: HPO₄ ^2- atau H₂PO₄ ^-. Jumlahnya tergantung pH larutan, pada pH 7,2 jumlahnya setara, HPO₄ ^2- lebih banyak jika kondisi tanah alkalin, sedangkan H₂PO₄^– lebih banyak jika kondisi tanah masam. Akar juga menyerap beberapa fosfat organik: asam nukleat, fitin, kontribusi terhadap keseluruhan hara P masih kecil.

Penyerapan H₂PO₄^– lebih cepat dibanding HPO₄ ^2- , hal ini terkait dengan muatan divalen vs. monovalen. Keseimbangan kation/anion : penyerapan fosfat meningkatkan penyerapan Ca, Mg, K, keseimbangan muatan, pengakutan kooperasi; penyerapan fosfat dapat menghambat penyerapan nitrat dan sulfat, penghambatan kompetisi. pH risosfer: akar melepas HCO₃ ^- (OH ^- )

Gerakan P menuju akar

Ion HPO₄ ^2- atau H₂PO₄ ^– terutama bergerak menuju akar karena difusi:

• kadar dalam tanah rendah : sekitar 0,05 ppm
• adanya reaksi penjerapan, presipitasi di dalam tanah
• ion fosfat bergerak < 1 mm dalam satu musim tanamn
• ukuran dan kerapatan sistem perakaran sangat penting dalam proses penyerapan P

Transformasi P di dalam tanah

Unsur P di dalam tanah akan mengalami proses alihrupa : mineralisasi, immobilisasi, penjerapan-pelepasan pada permukaan mineral: lempung, oksida Fe dan Al, karbonat, pengendapan-pelarutan mineral sekunder: Ca, Al, Fe fosfat atau pelapukan mineral tanah primer: Apatit.

Mineralisasi

Kandungan P dalam bahan organik tanah sekitar 1%  P organik melepaskan fosfat anorganik yang tersedia bagi tanaman. Ensim fosfatase yang dihasilkan oleh berbagai mikrobia, melepas ion orthofosfat. P organik dalam tanah, hampir 50% berupa fosfat inositol, lemak fosfat (fosfolipid) dan asam nukleat sekitar 10%. Hampir 50% P organik  belum dikenali dengan baik. Fofat Inositol merupakan rangkaian ester fosfat : C₆H₆(OH)₆ OH digantikan oleh fosfat, terutama dalam bentuk-= inositol, gugus  asam pitat (phytic acid). Inositol hexaphosphate: memiliki 6 gugus fosfat, merupakan hasil aktivitas mikrobia, sisa perombakan.

Imobilisasi (asimilasi)

Proses ini merupakan kebalikan dari mineralisasi. Pengambilan P anorganik dari tanah (HPO₄ ^2- or H₂PO₄ ^- ) kemudian diubah menjadi  P organik oleh mikrobia. Ada keseimbangan antara proses mineralisasi dengan immobilisasi. Nisbah C:P menentukan laju perombakan bahan organik (seperti halnya nisbah C/N), mineralisasi P juga ditentukan oleh nsibah C/N. Nisbah C/P tinggi, mikrobia menggunakan P tersedia dari larta tanah, ketersediaan bagi tanaman berkurang. Jika kadar P dalam larutan tanah rendah maka pertumbuhan mikrobia terhambat, perombakan bahan organik juga lambat. Nisbah C/P bahan organik tanah sekitar 100:1. nisbah C:N:P sekitar 120:10:1.3.

• jika C:P > 300,            P imobilisasi > P mineralization, residue <0.2% P
• jika C:P = 200-300,  P imobilisasi = P mineralization
• jika C:P < 200,            P imobilisasi < P mineralization, residue >0.3% P

Penyematan P

Penyematan P adalah proses pengambilan P anorganik dari larutan tanah. P hasil mineralisasi bahan organik, P yang diberikan sebagai pupuk terlarut, atau hasil pelarutan berbagai sumber dengan mudah mengalami reaksi di dalam tanah :

• Adsorpsi: retensi P pada permukaan mineral
• Presipitasi: pembentukan mineral P sekunder

Penyematan P merupakan reaksi bersinambung, tidak ada batas yang tegas antara adsorpsi dan presipitasi amorf. Jenis penyematan bervariasi sesuai kondisi tanah: terutama pH tanah: kation terlarut, permukaan mineral; kadar fosfat dan kation: pada kadar rendah terjadi adsorpsi, pada kadar tinggi terjadi presipitasi.

Jerapan (adsorpsi)

Tanah masam: oksida dan hidroksida Al dan Fe, mineral lempung; permukaan mineral pada kondisi masam; kebanyakan dalam bentuk ion H₂PO₄ ^- _. Terjadi pada permukaan oksida dan hidroksida. Muatan positif neto pada kondisi masam, lihat pertukaran dan jerapan anion. Muatan positif menarik anion: fosfat dan lainnya. Fosfat berinteraksi dengan gugus -OH dan -OH₂ ⁺ di permukaan: jerapan istimewa (specific adsorpsi), chemisorpsi; mendesak –OH dan -OH₂ dan mengikat Al dan Fe; menjadi Al-O-fosfat. P labil: fosfat diikat oleh satu ikata Al-O-P; segera terlepas dari permukaan untuk mengisi larutan tanah; juga disebut sebagai “P aktif” . P tidak labil: fosfat diikat oleh dua ikatan Al-O-P atau Fe-O-P; P tidak mudah terlepas dari mineral menuju larutan tanah. Permukaan lempung: tepian mineral lempung yang pecah; gugus -OH yang terbuka; serupa dengan pertukaran -OH di permukaan oksida Al dan Fe; jerapan lempung 1:1 (kaolinit) >> lempung 2:1 (monmorillonit).

Tanah kapuran: mineral karbonat; permukaan mineral dalam kondisi alkalin, karbonat stabil terbentuk pada pH 7.8 atau lebih; fosfat menggantikan gugus CO₃ ^2-; ada juga yang terjerap pada permukaan Al(OH)₃ dan Fe(OH)₃ .

Tanah halus memiliki kapasitas jerapan yang lebih tinggi dibanding tanah kasar, karena luas permukaannya lebih besar. Tanah masam memiliki kapasitas jerapan lebih besar dibanding tanah netral atau kapuran.  Oksida Al dan Fe memiliki kapasias jerapan lebih besar dibanding karbonat.  Oksida amorf memiliki kapasitas jerapan lebih besar dibandingkan bentuk kristalin, karena luas permukaan lebih besar dan terjadi sebagai partikel diskrit atau selaput atau lapisan film pada partikel tanah lainnya. Takaran pupuk lebih tinggi diperlukan untuk menjaga kecukupan P larutan tanah pada tanah yang memiliki kapasitas retensi yang besar

Persamaan jerapan digunakan untuk menggambarkan kapasitas jerapan tanah:

(1). persamaan Freundlich. Q=a.c^b  . Jumlah P terjerap proporsional dengan kadar P dalam larutan tanah. a,b adalah konstanta empirik dari setiap jenis tanah. Persamaan ini bagus untuk kadar P rendah dalam larutan, tetapi tidak menunjukkan kapasitas jerapan maksimum.

(2). persamaan Langmuir. Q=abc/(1+ac) . Untuk menduga jika seluruh tapak jerapan sudah terisi, tidak akan terjadi lagi jerapan. b = jerapan maksimum, peningkatan P dalam larutan tidak akan meningkatkan jerapan

Eksistensi suatu jerapan P maksimum memiliki implikasi terhadap gerapan P terlarut. Tanah dapat menyemat banyak P dan mempertahankan P terlarut sedikit, tetapi kapasitas retensi tersebut dapat terlampaui misalnya dengan pemberian sinambung dengan rabuk yang memiliki kadar sangat tinggi (overload).

Presipitasi

Pada tanah masam: dirajai kation terlarut Al dan Fe, menyebabkan presipitasi mineral Al-fosfat dan Fe- fosfat. Pada tanah netral dan kapuran: dirajai kation terlarut Ca, menyebabkan presipitasi mineral Ca-fosfat. Keadaan pH larutan dan kelarutan Al, Fe dan Ca fosfat menentukan kadar P dalam larutan tanah, perhatikan stabilitas mineral. Ketersediaan P maksimum pada pH 6 – 7, yaitu diantara zona Al dan Fe fosfat dengan Ca fosfat yang tidak terlarut.  Reaksi presipitasi umumnya terjadi sangat lambat.

Pada tanah masam: FePO₄ ^. 2H₂O + H₂O <–> H₂PO₄ ^- + H⁺ + Fe(OH)₃, jika kemasaman meningkat (H⁺), keseimbangan bergerak ke kiri, Fe-fosfat mengendap dan P larutan menurun, jika kemasaman menurun, keseimbangan bergerak ke kanan, Fe-fosfat melarut dan P larutan meningkat, pada saat akar menyerap H₂PO₄ ^-, keseimbangan bergerak ke kanan, Fe-fosfat melarut untuk mengisi P dalam larutan tanah. Fe-fosfat padatan akan mempertahankan H₂PO₄ ^– tetap pada aras keseimbangan, hal ini tergantung pH tanah.

Pada tanah netral dan kapuran: CaHPO₄ ^. 2H₂O + H⁺ <–> Ca²⁺ + H₂PO₄ ^- + 2H₂O, jika kemasaman menurun, keseimbangan bergerak ke kiri, Ca-fosfat mengendap dan P larutan menurun, jika kemasaman meningkat keseimbangan bergerak ke kanan, Ca-fosfat melarut dan P larutan meningkat, pada saat akar menyerap H₂PO₄ ^-, keseimbangan bergerak ke kiri, Ca-fosfat melarut, mengisi P dalam larutan tanah. Ca-fosfat padatan menjaga H₂PO₄ ^– pada aras keseimbangan, hal ini tergantung pH tanah.

Ketersediaan dan penyematan P dari pupuk

Faktor kuantitas dan intensitas BC=ΔQ/ΔI, kapasitas penyanggaan dan penyematan saling berkaitan. P dalam pupuk: sifatnya sangat larut dalam air (very soluble), meningkatkan kadar P larutan. Faktor intensitas: kadar hara dalam larutan tanah, adalah P yang segera tersedia. inilah yang mengalami asimilasi oleh organisme, penjerapan oleh pemukaan dan rekasi presipitasi. Penyematan P mengurangi intensitas (P dalam larutan), tetapi juga menjadi cadangan untuk mengisi kembali P dalam larutan, yakni sebagai penyangga.

Kapasitas penyanggaan (buffering capacity) adalah kemampuan tanah untuk mempertahankan kadar hara dalam larutan tanah (ability of soil to maintain nutrient concentrations in the soil solution) atau kapasitas fasa padatan tanah untuk mengisi hara dalam larutan tanah yang diserap oleh tanaman (capacity of solid soil phases to replenish solution nutrients taken up by plant roots). Faktor kuantitas: meliputi P organik, P terjerap dan P mineral, merupakan fraksi labil dan fraksi tidak labil.

• P labil : secara cepat dapat mengisi P dalam larutan, merupakan P terjerap yang mudah terurai, termasuk P organik yaitu dari fraksi bahan organik yang cepat terombak
• P tidak labil: secara perlahan akan mengisi P larutan atau P labil, meliputi P yang terjerap kuat, P organik dan P mineral.

Manajemen P pupuk

Tujuan untuk mengurangi penyematan P. Pada tanah yang memiliki kapasitas jerapan tinggi, frekuensi pemberian harus tinggi dengan dosis yang rendah. Pengaruh penempatan pupuk:

• disebar (surface applications): mobilitas P dalam tanah terbatas, P akan bergerak ke akar dengan sangat lambat.
• disebar dan dibenamkan (broadcast and incorporate): P diberikan pada zone perakaran, P terbuka penuh terhadap permukaan tanah, potensi penyematan P maksimal.
• larikan (band placement): mengurangi kontak tanah dengan pupuk, penyematan lebih sedikit dibanding jika disebar dan dibenamkan, akar akan menembus zona P.
• cara aplikasi terbaik: tergantung hasil uji tanah dan jenis tanah, larikan sangat penting pada tanah yang memiliki P rendah dengan kapasitas penyematan yang tinggi, pada tanah yang memilki P tinggi, atau tanah dengan kapasitas penyematan rendah aplikasi dengan cara disebarkan dan dibenamkan setiap 3-4 tahun cukup efektif.

4.       KALIUM

Bentuk dan fungsi K dalam tanaman

Unsur K dibutuhkan oleh tanaman dalam jumlah yang besar, yakni terbesar kedua setelah hara N. Pada tanah yang subur kadar K dalam jaringan hampir sama dengan N. K tidak menjadi komponen struktur dalam senyawa organik, tetapi bentuknya semata ionik, K⁺ berada dalam larutan atau terikat oleh muatan negatif dari permukaan jaringan misalnya:  R-COO^-K⁺. Fungsi utama K adalah mengaktifkan ensim-ensim dan menjaga air sel.

Ensim yang diaktifkan antara lain: sintesis pati, pembuatan ATP, fotosintesis, reduksi nitrat, translokasi gula ke biji, buah, umbi atau akar. Pengaturan air sel:  K⁺ mengatur potensial air sel dan osmosis, Na⁺ dapat menggantikan fungsi K⁺ pada sebagian spesies. Turgor sel: ketegaran tanaman, pembukaan dan penutupan stomata. Pengambilan air oleh akar: tarikan osmotik. K dan ketahanan terhadap cekaman: ketahanan terhadap kekeringan: mengatur transpirasi dan penyerapan air oleh akar, musim dingin atau beku, ketahanan terhadap serangan penyakit jamur, ketahanan terhadap serangan serangga, mengurangi kerebahan : batang lebih kuat.

Mobilitas K

Unsur K sangat lincah dalam tubuh tanaman, mudah dipindahkan dari daun tua ke bagian titik tumbuh. Gejala kekahatan: klorosis/nekrosis ujung dan tepi daun, dimulai dari daun tua atau bagian bawah tanaman (jika disebabkan kegaraman, maka gejala tepi terbakar dimulai pada daun muda), pada legum: muncul becak putih atau nekrosis pada tepi daun, sering jumbuh dengan bekas gigitan serangga, tanaman rebah, tidak tahan kekeringan, rentan terhadap serangan penyakit dan serangga.

Jika K berlebihan tidak secara langsung meracuni tanaman. Kadar K dalam tanah yang tinggi dapat menghambat penyerapan kation yang lain (antagonis) dapat mengakibatkan kekahatan Mg dan Ca. K dapat mengatasi gangguan karena kelebihan N  yang merangsang pertumbuhan vegetatif, tanaman menjadi sukulen (basah), mudah rebah dan rentan terhadap serangan penyakit/serangga, sedangkan K memiliki pengaruh yang sebaliknya.

Sumber K

1. Bahan organik: sebagian besar K mudah terlindi dari seresah tanaman, pelepasan tersebut tidak berkaitan dengan tingkat perombakan sebagaimana N atau P, hal ini disebabkan K tidak menjadi komponen dalam struktur senyawa organik.
2. Rabuk, kompos dan biosolid: kebanyakan K dalam bentuk terlarut, sehingga segera tersedia bagi tanaman
3. K tertukar: sebagai K⁺ dalam kompleks pertukaran, pertukaran merupakan reaksi dalam tanah yang paling penting bagi K
4. K tidak tertukar : K⁺ pada posisi antar kisi dalam mineral lempung  2:1
5. Pelarutan mineral K: kebanyakan tanah memiliki kadar K total yang tinggi, K yang dimiliki tersebut lebih banyak dibanding hara yang lain, sedangkan untuk tanah pasir secara alami kandungan K memang rendah, sumber K adalah mineral feldspar dan mika, yang akan tersedia dengan lambat, ini menjadi sumber K dalam jangka panjang, K tersedia merupakan sebagian kecil saja dari K total
6. Pupuk K

Bentuk K yang diserap tanaman

Unsur K diserap dalam bentuk kation (K⁺). Konsumsi berlebihan: jika K⁺ terlarut sangat tinggi, tanaman akan menyerap lebih banyak K dibanding yang diperlukan, ini menyebabkan kelebihan (banyak sekali) K yang terangkut oleh panen, sehingga dapat menyebabkan ketimpangan hara bagi ternak, yakni kekurangan  Ca, Mg, Na.

Gerakan K menuju akar

Kadar K dalam larutan tanah umumnya 1-10 ppm, sedangkan rerata untuk tanah pertanian adalah 4 ppm. K⁺ bergerak karena difusi dan aliran masa. K bergerak menuju akar terutama oleh disfusi, pada kebanyakan tanah besarnya mencakup 90%. Jangkauan gerakan K sangat terbatas, selama satu musim tanam hanya 1-4 mm. Gerakan K karena aliran masa sangat penting pada tanah yang memiliki K tinggi, demikian juga K yang berasal dari pupuk K yang diberikan, atau pada tanah dengan KPK yang rendah.

Alih rupa K dalam tanah

1. Pertukaran kation: jerapan dan pelepasan dari permukaan lempung atau bahan organik tanah.
2. Penyematan: K berada di antara kisi lempung,  yaitu pada mineral lempung sekunder, pelepasan K ini sangat lambat karena sukar ditukar kation lain
3. Pelapukan mineral primer: feldspar, mika

Ketersediaan K

1. Segera tersedia: K labil, K dalam larutan tanah atau komplek pertukaran, meliputi 1-2% dari total K dalam tanah.
2. Tersedia lambat : K tidak tertukar, K tersemat, meliputi 1-10% K total dalam tanah.
3. Tidak tersedia: K dalam struktur mineral primer, dengan lambat akan mengisi pangkalan K tersedia, meliputi 90-98% total K dalam tanah.

Pertukaran kation

Reaksi pertukaran kation dirajai oleh kelakuan K dalam tanah. Terjadi keseimbangan yang cepat antara K tertukar dengan K larutan tanah, K tertukar menjadi penyangga yang akan mengisi K dalam larutan, perlu diingat kembali konsep faktor kuantitas dan intensitas (BC = ΔQ/Δ I ). K dalam larutan tanah dan K tertukar dipengaruhi oleh jenis dan jumlah kation yang lain serta watak tapak pertukaran tanah. K⁺ dipegang lebih lemah dibandingkan kation polivalen lainnya dengan deret kekuatan ikatan :  Al³⁺ > Ca²⁺ > Mg²⁺ > K⁺ = NH₄⁺ > Na⁺ , (ingat Lyotropic series) . Kejenuhan basa dan pH tanah: jerapan K lebih tinggi jika kejenuhan basa lebih tinggi, K⁺ segera menggantikan Ca²⁺ dan Mg²⁺ lebih cepat dibandingkan Al³⁺ . Pengapuran meningkatkan jerapan K⁺, pengapuran meningkatkan kejenuhan basa (Ca²⁺ dan Mg²⁺), peningkatan jerapan K⁺ tersebut sejalan dengan adanya peningkatan KPK yang disebabkan bertambahkanya muatan karena kenaikan pH (ingat variable charge).

Tipe tapak pertukaran K^{+ :} (1).posisi p (planar): permukaan luar dari mineral lempung, nonspesifik, (2). posisi e (edge): tepian mineral lempung, spesifik untuk K, (3). posisi I (inner): permukaan dalam mineral lempung, sangat spesifik bagi K. K dalam larutan tanah disangga oleh K⁺ pada posisi “p” .

K tidak tertukar

K dalam posisi ini tidak segera tersedia, tetapi dalam keseimbangan dengan pangkalan K labil:  “K tidak tertukar –> lambat –> K tertukar –> cepat –> K larutan tanah”.   Penyematan dan pelepasan K: mineral primer mika membentuk mineral sekunder: lempung 2:1, yaitu Illit dan vermikulit. “Fixed” K: K⁺ terikat pada posisi antar kisi, merekatkan kedua kisi, menghilangkan sifat kembang kerut lempung tersebut. proses dapat balik dengan lambat : pelepasan K: Mika –> illit –> vermikulit, penyematan K: K pupuk bergerak menuju tapak antar kisi pada lempung 2:1, Vermikulit à illit. Penyematan Ammonium (NH₄⁺) dapat juga terjadi untuk mengisi posisi antar kisi tersbut

Faktor yang mempengaruhi penyematan dan pelepasan K: (1). jumlah dan jenis lempung, (2). kehadiran NH₄⁺ dan (3). daur lengas tanah: basah/kering, beku/cair, pengaruhnya bervariasi tergantung kadar K  tertukar dan jenis lempung

Pelapukan mineral K

Unsur K terlepas dari pelapukan mika: Mika memiliki kisi silikat 2:1 (pada mineral primer), akan membentuk mineral lempung sekunder 2:1. K-feldspar: pelapukan lebih lambat dibanding mika, pelepasan K akan terjadi setelah adanya pelarutan mika, pada tanah dengan tingkat pelapukan sedang (moderately weathered soils) maka kandungan K akan tertinggi sedangkan pada tanah yang sudah mengalami pelapukan lanjut (highly weathered soils) kadar K akan rendah.

Alih tempat K

Kehilangan K dari tanah setiap tahunnya, lebih besar dibanding N atau P. Erosi: kehilangannya besar pada tanah yang kaya K. Pelindian: K lebih mudah terlindi dibanding P, sedikit pelindian jika KPK tanah tinggi. pelindian dominan pada tanah dengan KPK rendah, yaitu tanah pasiran masam yang memiliki KPK berasal dari muatan terubahkan dari bahan organik, atau wilayah tersebut memiliki curah hujan yang tinggi, atau menggunakan irigasi yang baik

K tersedia bagi tanaman

Faktor kuantitas dan intensitas, BC = ΔQ/Δ I . Faktor intensitas (I): kadar hara larutan tanah, yaitu hara yang segera tersedia bagi tanaman. Faktor kuantitas (Q): K tertukar, K ini berada dalam keseimbangan dengan K yang berada dalam larutan, artinya jika K dalam larutan diserap oleh akar, maka akan segar diisi kembali. BC sebanding dengan KPK: uji tanah mengukur K tertukar, sejumlah K yang tidak tertukar (nonexchangeable atau fixed) dapat juga dilepaskan menjadi tersedia selama musim tanam

K pupuk: sangat larut dalam air, meningkatkan kadar K dalam larutan tanah. Tambakan K tersebut segera akan mengisi tapak  pertukaran atau mengalami penyematan. Pada tanah dengan BC yang tinggi padatan tanah akan mengambil K yang berada dalam larutan tanah, menyebabkan kadar (intensitas) K dalam larutan mungkin lebih rendah dibandingkan tanah yang memiliki KPK yang lebih rendah. Meskipun demikian kemampuannya untuk menjaga stabilitas kadar K dalam larutan jelas lebih lama.

Penyerapan K oleh tanaman dipengaruhi adanya kation lain dalam tanah. Nisbah aktivitas larutan (solution activity ratios) dapat digunakan untuk menaksir ketersediaan K: Aktivitas K⁺ / (aktivitas Ca²⁺ + aktivitas Mg²⁺)^½,  perlu mempertimbangkan Al³⁺ di tanah masam dan Na⁺ di tanah garaman

Manajemen K pupuk

Aplikasi pupuk K: berikan pupuk dalam jumlah yang sedikit tetapi lebih sering (use smaller but more frequent) pada tanah dengan daya penyematan yang tinggi atau untuk membatasi konsumsi yang berlebihan dan hilang karena pelindian.

Penempatan pupuk: (1). aplikasi permukaan K memiliki keterbatasan mobilitas dalam tanah, K yang diberikan di permukaan tanah akan bergerak menuju akar dengan sangat lambat, (2). disebarkan dan dibenamkan, menempatkan K pada zona perakaran, penyematan K akan maksimum pada tanah dengan tektsur halus dan memiliki daya semat yang  tinggi, (3). lingkaran, kontak antara tanah dengan pupuk terbatas, dapat mengurangi penyematan K, sangat bermanfaat pada tanah yang memiliki kadar K rendah tetapi punya daya semat yang tinggi.

K yang berada dalam mineral jika mengalami pelapukan akan menyediakan sejumlah K yang cukup berarti pada beberapa tanah, perlu diperhatikan dalam pemupukan. Pengapuran dapat meningkatkan kejenuhan basa dan KPK tanah karena sumbangan muatan terubahkan, dapat meningkatkan K tersedia dan mengurangi pelindian K

6.      KALSIUM

Bentuk dan fungsi Ca dalam tanaman

1. Hara makro sekunder, dibutuhkan dalam jumlah cukup besar, lebih sedikit dibanding N dan K, serupa jumlahnya dengan P, S, dan Mg.
2. Kebanyakan Ca berada dalam dinding sel dan dinding membran: hara “apoplastik”, fungsi utama berada di luar sitoplasma, perannya dalam metabolisme sedikit, menjadi jembatan divalen yang mengubungkan antar molekul dan bersifat reversible.
3. Komponen struktural membran sel, menjaga stabilitas membran dan integritas sel: mengatur selektivitas serapan ion, mengatur permeabilitas membran dan mencegah kebocoran larutan dalam sel.
4. Komponen struktural dinding sel, berupa Ca-pektat di lamela tengah diantara dinding sel yang saling berdekatan berfungsi menguatkan dinding sel dan  ketahanan terhadap infeksi jamur, atau berada di antara dinding sel dengan membran plasma, fungsi membran.
5. Diperlukan dalam pemanjangan dan pembelahan sel: membentuk dinding sel dan membran sel yang baru, ini merupakan fungsi pengaturan sebagaimana fungsi struktur, dan ikatan yang reversible di dalam membran dan dinding sel memungkinkan sel untuk tumbuh dan berkembang.

Mobilitas Ca

Unsur Ca sangat tidak mobil dalam tanaman, alih tempat terbatas dari daun tua ke bagian yang sedang tumbuh, dapat menyebabkan kekurangan Ca dalam buah, umbi dan titik tumbuh akar dan batang, kekahatan Ca dapat saja terjadi pada tanah yang memiliki kadar Ca yang tinggi, terutama jika laju transpirasinya rendah. Gejala kekahatan pertumbuhan titik tumbuh batang dan akar terhambat, daun pada jagung lengket (sticky), daun yang baru terbentuk tergulung, gangguan fisiologis pada organ penyimpanan: “blossom end rot” pada tomat dan lombok, “bitter pit” pada apel atau terbakar pada tepi daun serta,  “cupping” pada daun muda, ujung daun terbakar pada sawi. Keturahan Ca tidak secara langsung meracuni tanaman atau organisme lain, tanah yang memiliki Ca tinggi dapat menghambat serapan hara yag lain, dapat juga menyebabkan kekahatan K atau Mg

Sumber Ca

1. Bahan organik: sebagian besar Ca dapat dengan cepat terlindi dari seresah tanaman, sebagian yang lain mengalami mineralisasi pada awal tahapan perombakan bahan tersebut.
2. Rabuk, kompos dan biosolid: sebagian besar Ca adalah larut dalam air, bentuk yang segera tersedia, dapat dengan mudah hilang sebelum bahan tersebut diberikan di lapangan.
3. Ca tertukar: Ca²⁺ merupakan kation yang dapat dipertukarkan, pertukaran kation merupakan reaksi paling penting bagi unsur Ca dalam tanah.
4. Pelarutan mineral Ca: kehadiran mineral Ca di dalam tanah sangat bervariasi. Pada tanah yang kasar kadar Ca lebih rendah dibanding tanah yang halus teksturnya, kadar Ca juga rendah pada tanah yang sudah terlapuk lanjut, kadarnya cukup banyak pada tanah humida, atau wilayah beriklim temperate, tanah permukaan mungkin memiliki kadar Ca yang lebih rendah karena sifatnya asam. Kadar Ca rendah pada tanah kapuran, terbentuk senyawa Ca karbonat, terbentuk Gipsum (CaSO₄) pada tanah kering.
5. Kapur dan pupuk: kebanyakan Ca yang diberikan ke dalam tanah adalah senyawa untuk menetralisir kemasaman tanah, terutama CaCO₃ dan CaMgCO₃. Gipsum digunakan untuk memasok Ca tanpa mempengaruhi pH tanah, Ca juga  terkandung dalam pupuk  superfosfat

Serapan Ca oleh tanaman

Unsur Ca diserap dalam bentuk kation divalen Ca²⁺ . Penyerapan Ca²⁺ terbatas pada ujung akar: wilayah perakaran muda yang memiliki dinding sel endodermis belum mengalami suberisasi. Ca memasuki pembuluh xilem melalui jalur apoplastik. Pengangkutan menembus membran terbatas, diperlukan pertumbuhan akar terus menerus agar pengambulan Ca mencukupi kebutuhan. Pengangkutan melalui xilem, Ca terbawa oleh aliran air transpirasi. mobilitas lewat floem terbatas

Gerakan Ca menuju akar

Kation Ca²⁺ dipasok oleh intersepsi akar dan aliran masa, Ca²⁺ di kebanyakan tanah bersifat sangat mobil , kadar dalam larutan tanah 30-300 ppm, kecukupan untuk tanaman secara umum > 15 ppm, Ca akan mengumpul di sekitar akar, pada tanah yang memiliki kadar Ca yang tinggi.

Transformasi Ca dalam tanah

1. Pertukaran kation: Adsorsi – desorpsi dari lempung dan bahan organik
2. Presipitasi – pelarutan kapur dan mineral sekunder: karbonat dan Ca-fosfat
3. Pelapukan mineral primer

Pertukaran kation (cation exchange)

Reaksi pertukaran kation merajai kelakuan Ca dalam tanah. Terjadi keseimbangan yang cepat antara Ca tertukar dengan Ca larutan. Ca tertukar menyangga Ca dalam larutan. Ikatan Ca²⁺ lebih kuat dibanding kation lain dengan urutan: Al³⁺ > Ca²⁺ > Mg²⁺ > K⁺ = NH⁴⁺ > Na⁺.

Ketersediaan Ca bagi tanaman

Kejenuhan basa dan pH tanah: kejenuhan Ca²⁺ yang tinggi diperlukan agar hara ini tersedia bagi tanaman. Angkanya beragam sesuai tipe tapak pertukaran : kejenuhan pada lempung 2:1 besarnya >70% , sedangkan pada bagan organik tanah dan lempung 1:1 besarnya 40 to 50%. Pada ph yang rendah Ca kurang tersedia: disebabkan kejenuhan Ca²⁺ rendah, adanya Al³⁺ dalam larutan menghambat penyerapan Ca²⁺ . Kation yang lain misalnya Mg²⁺, K⁺, NH₄⁺ jika kadarnya tinggi akanmenghambat penyerapan Ca, sebaliknya anion Nitrat akan meningkatkan serapan Ca.

Pengangkutan Ca

Kehilangan Ca dapat disebabkan erosi:  kehilangan akan lebih tinggi pada tanah yang memiliki KPK lebih tinggi , atau pelindian:  seringkali Ca merajai sebagai kation di dalam air pelindian dan bergerak menuju saluran drainase, menjadi faktor penting munculnya pemasaman tanah.

Pengelolaan Ca

Umumnya dilakuakan pengapuran, jika pH suatu tanah pada level baik umumnya Ca mencukup kebutuhan tanaman. Kekahatan: tanah pasiran dengan KPK rendah yang terlindi hebat, tanaman yang memerlukan pH rendah untuk tumbuhnya, misalnya kentang untuk mengatasi scab, tanaman yang memerlukan Ca tinggi . Gangguan fisilogis seringkali bukan karena masalah kesuburan tanah, tetapi:  masalah distribusi atau alihtempat,  atau pasokan untuk jaringan tidak mencukupi karena laju transpirasi rendah, untuk : buah atau daun muda, sehingga menimbulkan gejala blossom end rot atau tipburn. Managemen air: dipacu (aggravated) oleh kondisi selang-seling basah dan kering, diperlukan pengambilan Ca secara sinambung, manajemen irigasi yang lebih baik. Penyemprotan Ca dalam beberapa hal sangat membantu, harus mencapai jaringan yang terkena gejala, penyemprotan dapat meningkatkan masa penyimpanan buah yang dipetik.

7.      MAGNESIUM

Bentuk dan fungsi Mg dalam tanaman

Merupakan hara makro sekunder, diperlukan tanaman dalam jumlah relatif banyak, lebih sedikit dibanding N dan K, serupa jumlahnya dengan P, S dan Ca; umumnya Mg <Ca.  Esensial untuk fotosintesis: menjadi atom pusat dari molekul klorofil, jumlahnya 15- 20% total Mg dalam tanaman. Komponen struktural pada ribosom: sintesis protein. Aktivasi ensim: transfer fosfat dan gugus karboksil, yaitu reaksi ATP dan transfer energi, fiksasi CO₂ oleh RuBP carboxylase.

Mobilitas Mg

Mg bersifat mobil dalam tanaman: dialihtempatkan dari daun tua ke titik tumbuh.  Gejala kekahatan yang muncul: dimulai pada daun tua dibagian bawah tanaman; kenampakan utama berupa klorosis kekuningan diantara tulang daun (interveinal chlorosis), sedangkan tulang daun tetap hijau, hal ini mirip dengan gejala kekahatan Fe; pada beberapa tanaman daun di bagian bawah membentuk a reddish-purple cast; jika lanjut daun mengalami nekrosis.  Kelebihan Mg tidak secara langsung meracuni tanaman atau organisme, kelebihan Mg dapat disimpan di vakuola, kadar Mg yang tinggi dalam tanah menghambat penyerapan kation yang lainnya, misalnya menmgakibatkan kekahatan K  atau Ca.

Sumber Mg

1. Bahan organik: kebanyakan Mg segera terlindi dari seresah, sisanya mengalami mineralisasi pada tahap awal perombakan residu tersebut.
2. Rabuk, kompos dan biosolid: kebanyakan Mg terlarut, segara tersedia. oleh karena itu denganmudah hilang sebelum diberikan ke lahan
3. Mg tertukar: Mg²⁺ termasuk kation dapat ditkar, pertukaran kation termasuk reaski terpenting bagi Mg dalam tanah
4. Pelarutan mineral Mg: yaitu mineral primer atau mineral lempung  sekunder, tanah kasar lebih sedikit kandungan Mg dibanding tanah halus, kadar Mg lebih tinggi pada lahan kering semi arid atau arid.
5. Kapur dan Pupuk : Mg berada dalam senyawa yang dibgunakan untukmentralkan pH tanah, terutaam dalam bentuk batu kapur dolomit (CaMgCO₃), bentuk yang lain misalnya garam Epsom (MgSO₄ ) dan K₂SO₄ ^. MgSO₄ (Sul-Po-Mag)

Bentuk Mg yang diserap tanaman

Mg diserap tanaman dalambentuk kation divalen Mg²⁺

Gerakan Mg menuju akar:

Mg²⁺ dipasok oleh mass flow dan root interception. Root interception Mg jauh lebih rendah dibanding pada Ca. Kadar dalam larutan tanah 5-50 ppm, pada tanah iklim sedang (temperate).

Transformasi Mg dalam tanah

1. Pertukaran kation: Adsorpsi – desorpsi dari lempung dan bahan organik
2. Presipitasi – dissolusi kapur dan mineral sekunder: gamping dolomiti; mineral lempung kaya Mg (lempung 2:1 , vermiculite)
3. Pelapukan mineral tanah primer: Biotite, hornblende, olivene

Pertukaran kation

Reaksi pertukaran kation paling menentukan kelakuan Mg dalam tanah. Keseimbangan cepat antara tertukar dengan terlarut: Mg tertukar menyangga Mg dalam larutan, ingat faktor kuantitas dan intensitas. Mg²⁺ diikat lebih kuat dibanding kationmonovalen: Al³⁺ > Ca²⁺ > Mg²⁺ > K⁺ = NH⁴⁺ > Na⁺

Ketersediaan Mg bagi tanaman

Kejenuhan Mg dan pH: diperlukan kejenuhan Mg²⁺ >10% agar mencukupi tanaman, kejenuhan Mg²⁺ diperlukan lebih tinggi pada tanah lempung 2:1 dibanding, tanah dengan KPK yang bersumber dari bahan organik atau lempung 1:1, Mg kurang tersedia pada pH rendah: karena kejenuhan Mg²⁺ lebih rendah,  kehadiran Al³⁺ dalam larutan menghambat penyerapan Mg²⁺ . Kation lain: Jika kadar Ca²⁺, K⁺, NH₄⁺ tinggi akan mengganggu penyerapan Mg²⁺, Nitrat dibandingkan Ammonium, akan meningkatkan serapan Mg²⁺

Pengangkutan Mg

1. Erosi: jika KPK lebih tinggi kehilangan akan lebih tinggi
2. Pelindian: Mg merupakan kation dalam air pelindian menuju saluran drainase, menyumbang pemasaman tanah

Manajemen Pupuk Mg

Pengapuran: Mg dengan mudah dapat dikelola dengan pengapuran pada tanah berpH rendah (dengan kapur dolomit), pengapuran dapat menyebabkan kekahatan Mg jika kadar Ca yang tinggi (kalsit) digunakan pada tanah dengan kadar Mg yang rendah]. Kekahatan: tanah masam, pasiran dengan KPK rendah dengan pelindian yang hebat, pemupukan K (KCl and K₂SO₄) dapat meningkatakan kehilangan tersebut, tanah dengan kadar K yang tinggi menyebabkan kekahatan Mg karena menghambat penyerapan Mg. Grass tetany: kekahatan Mg pada ternak dapat terjadi meskipun kadar dalam tanaman belum kahat, lebih hemat memberi garam Epsom pada pakan ternak dibanding pemupukan lewat tanah

8.      SULFUR

Bentuk dan fungsi S dalam tubuh tanaman

Unsur S diperlukan oleh tanaman dalam jumlah relatif banyak, lebhi sedikit dibanding N atau K, serupa dengan  P, Ca dan Mg.; sebagai penyusun asam amino essensial: sistin, sistein dan metionin, 90% S dalam tanaman berupa protein, ikatan disulfida, susunan protein dan aktivitas ensim, pembentukan klorofil; Ferredoksin: protein Fe-S, reaksi redoks: fotosintesis, penyematan nitrogen, reduksi nitrat dan sulfat; koensim: koensim A dan vitamin, biotin, thiamine, B1; senyawa volatil: tanaman keluarga Onion dan crucifer (cabbage).

Mobilitas S

Unsur S relatif tidak mobil dalam tanaman: tidak segera dapat dialihtempatkan dari daun yang tuda ke bagian titik tumbuh, gejala kekahatan muncul pertama pada bbagian atas yaitu daun muda. Gejala kekahatan: kerdil (stunted), pertumbuhan spiral (spindly growth), seringkali seluruh tanaman menjadi klorosis seragam (uniformly chlorotic), tanaman Crucifer membentuk warna kemarahan dan ungu, kadar protein rendah, pengumpulan N bukan protein. Jika kadar S berlebihan tidak secara langsung mempengaruhi tanaman tersebut atau organisme yang memakannya, tetapi dapat menyebabkan masalah kegaraman karena S merupakan anion yang dominan pada tanah salin, pelindian yang hebat dari  SO₄⁼ meningkatkan kehilangan kation.

Sumber S

1. Perombakan bahan orgaik tanah, karena 90% S dalam tanah berada dalam bentuk organik tersebut
2. Rabuk, kompos dan biosolid.
3. Sulfat yang terjerap pada tapak pertukaran anion dari oksida Al dan Fe.
4. Mineral S: pada musim kering sulfida dalam bentuk anaerob.
5. Pengendapan atmosfer dari inudstri, hujan asam.
6. Pupuk S.

Bentuk S yang diserap tanaman

1. Penyerapan langsung SO₂ oelh daun: jumlahnya kecil, jika kadar S dalam udara tinggi akan meracuni tanaman.
2. Penyerapan akar etrutama dalam bentuk: sulfat (SO₄⁼).

Gerakan S menuju akar

Di dalam tanah sulfat bergerak karena aliran masa dan difusi. Terutama beregrak karena aliran masa (mass flow), difusi memiliki arti penting pada tanah dengan kadar S yang rendah. Kadar dalam larutan tanah 5-20 ppm. Aras yang mencukupi kebutuhan tanaman 3-5 ppm dalam tanah

Transformasi S dalam tanah

Proses alih rupa antara lain: Mineralisasi – immobilisasi, Adsorpsi – desorpsi, Presipitasi – dissolusi, Oksidasi – reduksi, Volatilisasi.

Mineralization – imobilisasi

1. Daur S organik serupa dengan N organik.
2. Mineralisasi : melepas S menjadi anorganik, SO₄ tersedia bagi tanaman
3. Imobilisasi (assimilation): kebalikan dari mineralisasi, pengambilan S anorganik dari tanah oleh mikrobia untuk membentuk tubuhnya
4. Keseimbangan antara mineralisasi dan imobilisasi ditentukan oleh nisbah C:S dan N:S, nisbah C:N:S bahan organik sekitar  120:10:1,4.
5. Dalam bahan organik terkandung 1% S. Dengan susunan bentuk ester dan eter sulfat sebesar 30-60% melalui ikatan C-O-S, bentuk asam amino sekitar 10-20%, residual S sebesar 30-40%.
6. Ensim sulfatase : mirip dengan ensim fosfatase, melepas sulfat dari ester sulfat.
7. Pengaruh nisbah C:S : (1)  C:S >400   S imobilisasi > S mineralisasi, (2) C:S = 200-400 S imobilisasi = S mineralisasi, (3) C:S <200 S mineralisasi > S imobilisasi.

Adsorpsi – desorpsi

1. Senyawa SO₄ ^2- yangterjerap merupakan bentuk S dari pangkalan labil bersifat segara tersedia, mengisi kekosongan pada larutan tanah . Uji S tanah umumnya misalnya ekstraksi dengan Ca-fosfat.mengukur S yang terlarut ditambah S yang terjerap. Reaksi ini penting pada tanah yang telah terlapuk dengan lanjut. Kekuatan adsorpsi: H₂PO₄^- > SO₄⁼ > NO₃^-.
2. Faktor yang mempengaruhi kapasitas jerapan: koloid tanah, hidroksida Fe-Al, kandungan lempung tipe 1:1, kemasaman tanah, besarnya muatan tergantung pH, kapasitas pertukaran anion.
3. Komposisi larutan tanah juga mempengaruhi: kadar SO₄, keberadaan anion dan kation lainnya, pendesakan oleh fosfat.

Presipitasi – dissolusi

1. Gypsum (CaSO₄) di daerah kering, merupakan bentuk pengendapan bersama antara S dengan Ca-karbonat  pada tanah kapuran
2. Sulfida pada kondisi anerob di tanah tergenang:  H₂S mengendap sebagai FeS atau ikatan logam-S yang lainnya, untuk melarutkan diperluakn proses oksidasi.

Okidasi – reduksi

1. Bentuk S : beragam dari bilangan oksidasi -2 sampai + 6, yaitu silfida, polisulfida, S elemen, tiosulfat, sulfit dan sulfat.
2. Bentuk oksidasi terbanyak sebagai sulfat, sulfat yang diserap tanaman akan direduksi menjadi S organik.
3. Proses Oksidasi dan reduksi S dibantu oleh mikrobia
4. Senyawa S anorganik tereduksi terdapat pada tanah tergenang kondisi anaerob : (wetlands, swamps, tidal marshes), pada kondisi aerob segera mengalami oksidasi.
5. Oksidasi S: mikrobia ototrofik dan heterotrofik : Thiobacillus sp. meneybabkan pemasaman. H₂S + 2O₂ à H₂SO₄ à  2H⁺ + SO₄⁼ dijumpai pada daerah tambang (acid mine drainage) terjadi oksidasi senyawa sulfida speerti pyrite (FeS). Dapat juga digunakan di lahan pertanian untuk mengoksidasi S elemen : 2S + 3O₂ + 2H₂O à  2H₂SO₄ à  4H⁺ + 2SO₄⁼

Pengangkutan S

1. Erosi: hilangan bersama bahan organik
2. Pelindian: sulfat sangat mobil dalam tanah, sulfat merupakan anion yang dominan pada air lindian, pelindinan meningkat jika kandungan kation monovalen (K⁺, Na⁺)  besar
3. Hilang karena volatilisasi

Volatilisasi

Kehilangan karena menguap: hasil transformasi mikrobia dalam tanah, misalnya  dimethyl sulfide (CH₃SCH₃), atau karbon disulfide, methyl mercaptan, dan dimethyl disulfida. Pengaruhnya terhadap kesuburan tanah rendah. Dapat juga menguap melalui daun, hal ini mempengaruhi mutu pakan.

Manajemen pupuk S

Pada tanah pasiran sering kekahatan S, karena rendahnya bahan organik tanah dan pelindian yang hebat terhadap SO₄, kebutuhan tanaman beragam: diperlukan oleh alfalfa, clovers, canola, kubis dan sayuran serupa, hmt Brassicas, bawang merah danbawang putih, hmt rerumputan atau legum, rumput menyerap S lebih cepat dibanding legum.  Sumber sulfur: S unsur (tidak segera tersedia, harus dioksidasi lebih dahulu menjadi SO₄, oksidasi berlangsung dalam reaksi masam). Sumber lain ikut dalam superfosfat. SSP (14% S), TSP (1,5% S).