makro dan mikro nutrien 1

Upload: fattahgyasi

Post on 14-Oct-2015

132 views

Category:

Documents


4 download

DESCRIPTION

Biologi

TRANSCRIPT

Tanaman merupakan organisme autotrof. Mereka seluruhnya hidup dalam lingkungan anorganik, mengambil CO2 dari atmosfer dan air serta mineral dari tanah. Hewan merupakan organisme heterotrof. Mereka bergantung pada tersedianya energi-yang kaya akan molekul organic- yang disintesis oleh orgenisme lain. Dalam rantai makanan, tanaman berada pada tingkatan yang paling bawah, mineral seluruhnya diasimilasi oleh tanamn kemudian dimanfaatkan oleh hewan, termasuk manusia. Baik organisme autotrof maupun organisme heterotrof, semua organisme harus secara terus menerus mengambil substansi material dari lingkungannya untuk melangsungkan proses metabolisme, pertumbuhan, dan perkembangan. Nutrisi yang dibutuhkan oleh tanaman dibagi menjadi dua topik yang berbeda, yaitu nutrisi organik dan inorganik. Pembahasan nutrisi organik pada tananman difokuskan pada produksi campuran karbon, khususnya karbon, hidrogen, dan oksigen yang dipecah selama fotosintesis. Nutrisi inorganik difokuskan pada pengambilan elemen mineral dari tanah. Ketertarikan pada nutrisi sama sulitnya dengan ketetarikan kita pada pertanian dan produkivitas pertanian. Banyak ahli yang mempelajari tentang nutrisi modern di Eropa di awal hingga pertengahan abad ke-19, menanggapi kombinasi dari faktor politik dan sosial (Stewar, 1968). Perang Napoleon yang membinasakan Eropa dan sebagai momentum dalam revolusi industri. Ekonomi pertanian tradisional, bertumpu pada materi organik, jarang dijumpai peningkatan populasi dan migrasi ke kota. Efisiensi tebesar dalam pertanian ditemukan dan ini tidak mungkin tanpa pemahaman yang lebih tentang nutrisi tanaman. Salah satu orang yang membuat peningkatan secara signifikan dalam hal nutrisi tanaman adalah N. T. Saussure (1767-1845), yang mempelajari tentang fotosintesis dan absobsi elemen nutrisi dengan meode yang sama, metode kuantitatif. De Saussure menghubungkan analisis elemen yang pertama dari materi tanaman dengan konsep yang sama. , tapi tidak semuanya penting, dari beberapa elemen ditemukan sebagai elemen yang esensial untuk pertumbuhan tanaman. Ide De Saussures memfokuskan pada pentingnya derivat elemen yang berasal dari tanah yang menimbulkan perdebatan pada waktu yang sama, tetapi didukung oleh C. S. Sprengel (1787-1859), yang bekerja di Jerman, dan Jean-Baptiste Boussingault di Prancis (Epstein, 1972). Sprengel mengenalkan ide bahwa tanah bisa tidak produkif jika tejadi pengurangan elemen yang penting unuk pertumbuhan tanaman dan Boussingault membuat penelitian kuantitatif tentang efek dari perabukan dan nutrisi yang diambil tanah. Boussingault juga percaya bahwa legum memiliki kemampuan khusus untuk mengasimilasi nitrogen di atmosfer, penemuan itu dikonfirmasikan dengan ditemukannya penguaraian nitrogen oleh bakteri di dalam akar tanaman. Pada pertengahan abad ke-19, banyak potongan puzzel dari nutrisi yang disatukan dalam satu tempat. Pada tahun 1860, Julius Sachs, seorang ahli botani dari Jerman, mendemonstrasikan untuk pertama kalinya bahwa tanaman akan tumbuh menjadi matang apabila nutrisi yang penting di dalam tanah tercukupi. Akhirnya, pada tahun 1850, J.B. Lawes dan J.H. Gilbert, bekerja pada Rothamsted di Inggris, sukses mengubah senyawa posphat yang tidak laut menjadi senyawa phospat yang larut (disebut superphospat) dan pada akhir abad ke-19 dengan menggunakan nitrogen, fosfor, dan potasium (N-P-K) yang sukses dirabukkan pada tanah pertanian di Eropa. Bab ini akan membahas tentang nutrisi yang diperlukan oleh tanaman yang dapat dipenuhi oleh elemen mineral, yang meliputi: Metode dalam mempelajari nutrisi mineral. Konsep dari elemen yang dibutuhkan dan elemen tambahan dan perbedaan antara mikronutrien dan makronutren. Diskusi secara umum tentang jalur metabolik dari 14 elemen mineral esensial, konsep dan penurunan konsentrasi, dan gejala yang berhubungan dengan penurunan elemen mineral, dan Diskusi tentang toksisitas mikronutrien.Mempelajari mineral yang dibutuhkan oleh tanamanMetode untuk mempelajari nutrisi yang dibutuhkan oleh tanaman biasanya termasuk dalam pemeliharaan tanaman, mineral terlarut. Metode ini dibutuhkan dalam pemurnian air dan garam serta prosedur lain unuk memurnikan kontaminan. Pada pertengahan abad ke-19 J. Sachs, dengan beberapa pemikiran kontemporernya, tertarik dengan nutrient minimal yang dibutuhkan oleh tanaman. Diakui, ini memang sulit untuk mempelajari hal yang sekompleks mempelajari tanah, Sachs melakukan eksperimen yang menggunakan beberapa akar tanaman yang ditumbuhkan dalam media yang bukan tanah tetapi dalam media air yang mengandung garam mineral. Dengan sistem yang sederhana ini, Sachs dapat mendemonsrasikan pertumbuhan tanaman hingga matang pada larutan nutrien yang mengandung enam garam inorganik (Tabel 4.1). variasi pada percobaan Sachs dikenal sebagai hidroponik (menumbuhkan tanaman dalam nutien cair), prinsip eksperimen ini sekarang digunakan untuk mempelajari nutrisi yang dibutuhkann oleh tanaman. Hidroponik juga sukses digunakan dalam produksi tanaman komersial seperti letus, toamt, dan mentimun. Tabel 4.1 Komposisi Nutrien Cair Sachs (1860) digunakan sebagai media tanamGaramFormulaKonsentrasi (mM)

Potassium nitratKalsium fosfatMagnesium sulfatKalsium sulfatSodium kloridaBesi sulfatKNO3Ca3(PO4)2MgSO4.7H2OCaSO4NaClFeSO49,91,62,03,74,3trace

Dalam bentuk larutan yang sederhana, pembibitan dapat dilkukan di dalam kontainer yang tertutup, dengan akar yang dibiarkan tumbuh dalam larutan nutrisi. Nutrisinya harus diaerasikan unuk mendapatkan hasil yang opimal. Larutan yang tidak diaerasikan akan menghabiskan oksigen, kondisi ini disebut anoxia. Anoxia menghambat respirasi dari sel-sel akar dan mengurangi pengambilan nutrisi. Kontainer yang digunakan untuk menumbuhkan tanaman biasanya dicat hitam atau ditutup dengan material yang berwarna gelap untuk melindunginya dari cahaya. Tujuan dari pencegahan pemasukan cahaya ini adalah untuk mengurangi pertumbuhan ganggang yang akan menyebabkan terjadinya perebutan nutrisi antara ganggang dengan tanaman. Ini merupakan kerugian dalam penggunakan media tanaman dari larutan. Memilih ion yang dibutuhkan dan menghubungkan perubahan pH larutan sebagai nutrisi meerupakan pemaslahan yang biasanya terjadi. Tanaman yang ditumbuhkan dalam medium yang murni akan terus tumbuh secara kuat hanya jika nutrien dalam larutan dipenuhi kebutuhan dasarnya. Permaslahan yang lain, beberpa pengamat pertumbuhan tanaman pada medium yang tidak ada nurisinya seperti limbah asam dari pasir, vermit atau vemiculit. Tanaman kemudian dapat diari setiap hari dengan larutan nutrisi yang baru. Dari atas ke bawah. (teknik ini disebut Slop culure) atau secara perlahan dengan menaburkannya ke dalam media tanam dari tempat penyimpanannnya. Alternatifnya, larutan nutrien dapat di subirigaed. Di sini larutan nutrien dipompa ke dalam media tanam dari atas kemudian diikuti dengan mengeluarkannya. Proses pengosongan dan pengisian ini dapat diulangi pada bagian dasar dan membantu dalam pemindahan nutrisi dan untuk arasi akar. Beberapa metode hidroponik menggunakan beberapa variasi dari teknik isi pelapisan nutrien , di mana akrnya selalu terendam degan lapisan film tipis yang mesirkulasikan kemabali nutrien cair. Metode ini sesuai apabila diterapkan dalam medium cair, tetapi tidak cocok untuk banyak kegiatan eksperimen di laboratorium. Hal ini karena tidak ada medium yang benar-benar mengandung zat-zat yang dibutuhkan. Banyak medium, misalnya tempat yang terbuat dari kaca, plastik, atau keramik digunakan dalam medium cair murni., mungkin mengandung beberapa nutrient dengan jumlah yang sedikit. Contohnya, kaca lembut (sodium silikat) mengandung sodium, kaca keras (borosilikat) mengandung boron, dan plastik mungkin mengandung klor atau flor,dan sebagainya. Air yang digunakan untuk melengkapi nutrient cair harus secara hati-hati disaring, jika mungkin, hindarkan dari komponen metal dalam alat penyaring. Nutrien cair yang dirancang oleh Sachs mengandung 10 nutrien mineral. Ini merupakan bagian kecil pada setengah abad sebelum yang lainnya mendemonstrasikan kebutuhan akan nutrien mineral.Tidak ada kekuatan magic dalam kesuksesan percobaan Sachs. Banyak nutrient mineral yang digunakan oleh tanaman berada dalam jumlah yang sangat kurang dan Sachs tidak mengetahui kandungan mineral dalam medium yang terdapat dalam air dan garam-garam yang dia gunakan untuk membuat nutrient cair. Saat ini teknik analitik digunakan untuk mendeteksi kandungan mineral dalam waktu yang lebih singkat jika dibandingkan dengan waktu yang dibutuhkan ole Sachs. Beberapa mineral saat ini diukur dengan menggunakan Atomic Absorbtion spectrometry atau atomic emission Spectrometry. Taknik ini termasuk penguapan elemen dengan pemanasan pada beberapa ribu derajat. Dalam hal penguapan, elemen ini (tergantung pada suhu yang digunakan) akan menyerap atau mengeluarkan cahaya pada renatng panjang gelombang yang pendek. Panjang gelombang cahaya yang diserap maupun dikeluarkan merupakan karakteristik dari beberapa elemen dan jumlah energi yang diserap atau dikeluarkan sesuai dengan jumlah konsentrasi elemen didalam sampel. Konsentrasi 10-8 g ml-1 pada beberpa elemen dapat diukur dengan sampel dari jaringan tumbuhan, tanah, atau nuitrien cair dalam waktu beberpa menit. Elemen Nutrien EsensialKebanyakan tanaman membutuhkan elemen nutrient dalam junlah yang relatuif kecil untuk melengkapi seluruh siklus hidupnya. Elemen nutrien yang dibutuhkan untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman disebut sebagai esensial. Disebut esensial didasarkan pada dua kriteria yang diformiulasikan oleh E. Epstein 1972. Menurut Epstein, elemen dikatakan esensial apabila (a) apabila elemen ini tidak ada,maka tanaman tidak dapat melanjutkan siklus hidupnya secara normal, atau (b) elemen ini merupakan bagian dari beberapa senyawa penting atau metabolit. Dengan kriteria pertama, jika tanaman tidak mampu menghasilkan biji tanpa adanya elemen ini, berarti elemen tersebut merupakan elemen esensial. Dengan kriteria kedua, elemen, misalnya magnesium akan menjadi elemen yang esensial karena merupakan bagian dari molekul klorofil dan klorofil penting untuk fotosintesis. Klorin juga merupakan elemen yang esensial karena faktor yang penting dalam oksidasi fotosintesis air. Beberapa elemen memenuhi dua kriteria ini, meskipun biasanya kehadiran salah satunya saja sudah cukup. Dengan menggunakan dua kriteria tersebut, setidaknya ada 17 elemen yang merupakan elemen esensial untuk pertumbuhan semua tanaman tingkat tinggi (Tabel 4.2).Tabel 4.2 Elemen nutrient esensial pada tumbuhan tingkat tinggi dan konsentrasi yang dibutuhkan untuk pertumbuhan normalElemenSymbol kimiaAsalKonsentrasi dalam berat kering (mmol/kg)

MacronutrientHidrogenCarbonOksygenNitrogenPotassiumCalsiumMagnesiumPhosphorusSulfurMicronutrientChlorineBoronBesiMagnesiumZincTembagaNikelMolybdenumHCONKCaMgPSClBFeMnZnCuNiMoH2OCO2O2, CO2NO3-, NH4+K+Ca2+Mg2+HPO4-, HPO42-SO42-Cl-BO33-Fe2+, Fe3+Mn2-Zn2+Cu2+Ni2+Mo42-60,00040,00030,0001,0002501258060303,02,02,01,00,30,10,050,001

Elemen esensial dikelompokkan menjadi dua kategori: (a) yang kita sebut makronutrien dan, (b) mikronutien. Pemisahan ini ini lebih sering dipakai daripada kenyataannya, sejak ditemukannya dalam konsentrasi yang realtif dalam jaringan atau diperlukan dalam nutrient cair (Tabel 4.2). Banyak pemisahan antara makro dan mikronutrien tidak didasarkan pada tingkat kepentingannya dalam memenuhi kebutuhan tanaman. Sembilan elemen yang pertama dari dftar disebut makronutrien karena dibutuhkan dalam jumlah yang banyak (lebih dari 10 mmol kg-1 dari berat kering). Makronutrien lebih besar, tapi tidak eksklusif, termasuk dalam stru,ktur molekul, dalam jumlah yang besar untuk kebutuhan tanaman yang juga besar. Delapan elemen esensail yang lain merupakan mikronutrien. Mikronutiren dibutuhkan dalam jumlah yang sedikit (kurang dari 30 mmol kg-1 dari berat kering) dan membantu sebagai katalis dan regulator beberapa aktrivator enzim. Beberapa makronutrien, kalsium dan magnesium, contohnya, sebagai regulator dalam pembentukan strukturalnya. Meskipun krioteria untuk elemen esensial cukup jelas, ini tidak selalu mudah untuk menentukan bahwa elemen tersebut esensial atau tidak. D. Arnon dan P. Stout memberikan tiga kriteria: Elemen tersebut harus penting bagi pertumbuhan dan reproduksi. Elemen tersebut tidak dapat digantiak oleh elemen yang lain. Kebutuhan akan elemen tersebut harus bersifat langsung dan bukan merupakan efek tidak langsung (Arnon & Stout, 1939). Fungsi dari medium cair adalah menghilangkan secara bear-besaran elemen yang tidak dibutuhkan untuk dapat menggunakan kriteria ini. Di lain pihak, beberapa tanaman mungkin dapat membentuk biji jika elemen yang utama dikeluarkan dari nutrient cair dan tanda-tanda terjadinya defiseinsi yang lainnya. Kasus seperti ini mungkin muncul pada biji, atau mengkontaminasi nutrient cair, jumlah elemen ini sesuai dengan defisiensinya dan mengikuti formasi biji. Hal ini diasumsikan bahwa pada medium yang tidak mengandung nutrien, defisiensi akan cukup membunuh bagi tanaman sebelum pembentukan biji. Jika hal ini terjadi, hal ini dapat ditanggulangi dengan memurnikan garam-garam mineral secara hati-hati dan menjauhkannya dari udara yang dapat mengkontaminasi. Apabila jumlah elemen yang terdapat dalam biji sudah mencukupi, elemen esensial dapat dilihat dengan adanya pertumbuhan dari biji yang tidak ada elemen nutrisinya tersebut . Hal ini biasanya dilakukan dengan mengurangi konsentrasi elemen nutrisi dalam biji dalam rentang defisiensi tertentu. Keesensialan suatu mikronutrien sulit untuk ditentukan karena mereka berada dalam jumlah yang cukup sedikit. Kebanyakan micronutrient tersedia daam rentang jumlah 0,1 hingga 1,0 g L-1 jumlah ini biasanya berasal dari air yang tidak murni atau dalam garam makronutrien, tempat yang digunakan untuk menumbuhkan tanaman, dan kontaminasi dari udara. Sejak elemen ini ditemukan dalam jumlah yang sedikit, sangat sulit untuk menentukan apakah mikronutrien merupakan elemen yang esensial atau tidak. Pada tahun 1866, H. Birner dan B. Lucanus dapat menumbuhkan biji gandum pada medium cair yang hanya mengandung kalsium, nitrogen, potassium, fosfor, magnesium, sulfur, dan sedikit besi (ditambah karbon, hydrogen, dan oksigen yang berasal dari CO2 dan air). Tanaman tumbuh dengan normal karena jumlah mikronutrien yang dibutuhkan tersedia dalam bentuk tidak murni dalam empat garam yang digunkan untuk membuat nutrient cair. Dalam pemberian mikronutrien, besi biasanya tersedia dalam konsentrasi ynag tinggi. Hal ini penting karena ketersedian besi sangat berpengaruh terhadap pH dan kondisi tanah lainnya. Pada pH tinggi, besi akan membentuk besi hidroksida yang tidak larut air dan komplek kalsium dan dalam larutan asam akan bereaksi dengan aluminium. Pada kasus lain, besi dengan cepat keluar dari cairan, dan akibatnya, secara bertahap akan menyebabkan defisiensi pada kondisi alami. Untuk kasus seperti ini, kebutuhan akan besi sebagai elemen esensial bagi tanaman harus didahulukan keberadaannya. Kebutuhan akan mikronutrien yang lainnya, tidak dibutuhkan hingga tersedianya garam-garam murni pada awal abad ini. Pada tahun 1922, J.S. McHargue mendemonstrasikan apa yang disebut dengan gandum berbintik abu-abu yang disebabkan ole defisiensi mangan dan diikuti dengan penemuan Katherine warington yang menemukan bahwa boron terdapat dalam beberapa spesies legume. Pada tahun 1939, kebutuhan akan zinc, tembaga, dan molybdenum juga ditemukan. Pada masing-masing kasus, ditemukan bahwa defisiensi dari nutrient tersebut pada akhi rnya akan menyebabkan penyakit. Klor tidak ada dalam daftar ini hingga tahun 1954, meskipun secara alami sudah dibutuhkan sekitar seratus tahun sebelumnya (hewit, 1963). Kebutuhan akan klor ditemukan pada ekspeerimen untuk menentukan kebutuhan cobalt pada tanaman tomat (lycopersicum esculentum). T.C. Broyer dan asistennya memurnikan garam nutriennya dengan menggunakan metode yang tidak hanya memindahkan cobalt tetapi juga halide yang lainnya (Broyer et al., 1954). Tanaman yang ditumbuhkan pada cairan yang telah dimurnikan garamnya berkembang dengan warna kecoklatan dan terda[pat bercak-bercak kuning pada daunnya. Gejala yang ditunjukkan ini dapat diatasi dengan pemberian cobalt clorine pada nutrient cair. Dari penyelidikan dapat diketahui bahwa gejala ini terjadi karena adanya defisiensi klor daripada cobalt. Saat ini nikel juga termasuk dalam daftar elemen esensial (Dalton, et.al., 1988). Nikel merupakan komponen esensial dari urease, yaitu enzim yang didistribusikan secara luas pada tanaman, mikroorganisme, dan invertebrta laut. Urease merupakan enzim yang mengkatalis hidrolisis urea menjadi NH3 dan CO2 dan ini memegang peranan penting dalam mobilisasi campuran nitrogen di dalam tanaman. Pada tahun 1987, P.H. Brown dan rekannya menemukan bahwa berkurangnya nikel berperan dalam kegagalan pembentukan biji pada barley (Hordeum vulgare). Nikel kemudian dimasukkan dalam daftar 17 elemen esensial untuk tumbuhan tingkat tinggi. Dilihat dari sisi aplikasi komersial hidroponik tanaman, fisiologi tumbuhan dan penelitian tanaman berhubungan dengan pertumbuhan tanaman dibawah control lingkungan. Hal ini mungkin termasuk dalam greenhouse yang simpel atau ruangan penumbuhan yang kompleks yang meliputi temperature, pencahayaan, dan kondisi lingkungan yang lainnya secara hati-hati diregulasi (Downs & Helmers, 1975). Suplay nutrisi tanaman merupakan salah satu faktor yang harus diregulasi dan selama bertahun-tahun sejumlah besar nutrient cair diformulasi untuk tujuan tersebut. Beberapa formulasi modern didasarkan pada formulasi asli yang dikembangkan oleh D.R. Hoagland, pencetus awal dalam studi tentang nutrisi mineral. Penyelidikan individual mungkin merubah komposisi nutrient cair untuk mengakomodasi kebutuhan yang lebih spesifik. Beberapa formulasi biasanya disebut sebagi Modified Hoanglands solution (Tabel 4.3-4.4).Tabel 4.3 Komposisi Modifikasi Nutrien Cair HoanglandKonsentrasi (mM)

Calsium nitratePotassium phosphatPotassium nitrateMagnesium sulfateZinc sulfateManganous sulfateCoper sulfatBoric acidMolybdic acidIron squestreneCa(No3)2KH2PO4KNO3MgSO4ZnSO4MnSO4CuSO4H3BO3MoO3Fe2,50,52,51,00,000390,00460,000160,02340,0000510,179

Dari downs & Hellmers, 1975Tabel 4.4 Jumlah masing-masing elemen nutrient yang dalam modifikasi nutrient cair HoanglandElemenmg/L

KalsiumNitrogenPotassiumSulfurMagnesiumFosforBesiBoronManganZincTembagaMolybdenum103105118332515100,250,250,0250,010,0052

Konsentrasi mineral dalam nutrient cair pada waktu tertentu lebih besar daripada yang ditemukan pada keadaan normal di dalam tanah (Downs & Hellmers, 1975). Yang lebih penting adalah dalam memberikan nutrisi secara kontinyu seperti halnya yang mereka ambil dengan menggunakan akar. Konsentrasi nutrient dalam air tanah, di sisi lain, relatif lebih rendah tetapi secara terus menerus diabsorbsi dari partikel tanah.Elemen TambahanElemen tambahan merupakan elemen spesifik yang dibutuhkan oleh beberapa tanaman. Dalam table (4.1) ada 17 elemen esensial yang dibutuhkan oleh tanaman, beberapa tanaman ternyata membutuhkan tambahan. Namun, karena karena tidak diperlihatkan oleh tanaman tingkat tinggi secara keseluruhan, mereka tidak termasuk dalam daftar elemen esensial. Mereka disebut sebagai elemen tambahan. Jika elemen ini penting bagi semua tanaman, mereka berada dalam konsentrasi yang dapat dideteksi keberadaannya dengan teknik analitik. Yang termasuk ke dalam elemen tambahn adalah sodium, silicon, selenium, dan cobalt. Seiring berjalannya waktu, dan dengan menggunakan metode eksperimen, satu atau lebih elemen tambahan dapat dimasukkan dalam daftar elemen esensial.A. SODIUMSodium pertama kali didemonstrasikan untuk Atriplex vesicaria, tanaman menahun dari zona arid di Australia (Brownel & Wood, 1957). Secara hati-hati air dimurnian, mengkristalkan kembali garam nutrient, dan menggunakann sodium- tong yang bersih- Brownel l dan Wood dapat mengurangi kandungan sodium dalam medium akhir lebih sedikit dari sebelumnya. 1,6 g L1. Tanaman tumbuh dalam medium dengan cairan yang menghambat pertumbuhannya, menimbulkan klorosis (bercak kuning) dan necrosis (kematian jaringan) daun. Brownell dan Crossland (1972) meneliti 32 tanaman untuk kebutuhan sodiumnya dan mendapatkan kesimpulan bahwa sodium secara umum merupakan mikroelemen esensial pada tanaman yang melakukan fotosintesi dengan jalur khusus (disebut jalur C4), tapi tidak untuk beberapa tanaman yang menggunakan jalur C3. dasar metabolic untuk kebutuhan sodium belum ditentuakan, tetapi ini mungkin berhubungan dengan transport piruvat, senyawa perantara pada jalur C4, antara mesofil dan seludang parenkim. B. SILICONMemberikan konsentrasi silicon dioksida yang tinggi pada tanah normal, mungkin tidak akan mengejutkan bagi banyak tanaman yang mengambil banyak silicon dari tanah. Silikon mungkin berada dalam jumlah 1-2% dalam jagung (Zea mays) dan rumput-rumpuatn yang lain dan mencapai 16% pada Equisetum arvense, Beberapa eksperimen yang dilakukan belum membuktikan bahwa silicon termasuk dalam elemen esensial utntuk tanamna yang lainnya. Kehadiran silicon dalam galss, garam nutrient, dan di udara menyulitkan untuk mengelurakan silicon dari eksperimen. Namun ada beberapa laporan tentang keuntungan adanya silicon dalam beberapa spesies. Silikon sama pentingnya untuk tanaman rumput-rumputan, yang terakumulasi dalam dinding sel., terutama dalam sel epidermis, dan mungkin berperan dalam infeksi oleh jamur dan melindungi dari pembengkokan batang karena angin atau hujan.C. COBALTCobalt penting untuk pertumbuhan tanaman legume yang bersimbiosis dengan bakteri nitrogen . Dalam hal ini, dapat dilihat dari lebih jarangnya bakteri nitrogen dibanding dengan tanaman inang. Pentingnya cobalt ini dapat dilihat pada kehidupan bakteri nitrogen, termasuk cyanobacteria. Apabila legume mengandung nitrogen misalnya nitrat, kebutuhan akan cobalt tidak bisa dibuktikan. D. SELENIUMGaram selenium terakumulasi dalam tanah yang miskin air, di zona arid Amerika Utara. Meskipun selenium bersifat toksik untuk kebanyakan tanaman, anggota dari genus Astragalus diketahui toleran terhadap selenium dnegan konsentrasi yang tinggi. (mencapai 0,5% dari berat kering) dan hanya ditemukan pada tanah yang kaya selenium. Selenium dapat bersifat toksik pada kebanyakan tanaman. Pada suatu waktu selenium mungkin merupakan elemen esensial bagi spesies akumulator, tapi tidak ada yang mendukung pernyataan ini. . Akumulator selsnium penting dalam peternakan, disebut sebagai loco weeds. Konsentrasi selenium yang tinggi dalam tanaman menyebabkan penyakit yang diketahui sebagi keracunan alkali atau blinding-staggers pada hewan pemakan rumput. PERANAN NUTRISI DAN TANDA-TANDA DEFISIENSI Dalam mempelajari nutrisi maka dikelompokkan menjadi dua bagian yaitu makronutrien dan mikronutrien dalam hal fungsinya. Sebagai contohnya elemen seperti karbon, hidrogen dan oksigen memiliki peranan struktural yang dominan. Gejala defisiensi terhadap satu elemen oleh tumbuhan sering berbeda untuk tumbuhan yang berlainan. Demikian pula kadar elemen yang dapat menimbulkan defisiensi ini mungkin berbeda pula untuk spesies yang berbeda. Pada prinsipnya elemen dapat melakukan tiga fungsi yang jelas di dalam tumbuhan yaitu elektrokimia, struktur, dan katalitik. Elemen elektrokimia meliputi proses menyeimbangkan konsentrasi ion, stabilisasi makromolekul, stabilisasi koloid, netralisasi muatan dan lain-lain. Peranan struktur dilakukan oleh elemen dalam keterlibatannya pada struktur kimia molekul biologi atau digunakan dalam membentuk polimer struktural (misal kalsium dalam pektin, fosfor dalam fosfolipid). Peranan elemen dalam fungsi katalitik yaitu terlibat pada bagian aktif suatu enzim. Beberapa mikronutrient memiliki ketiga peranan tersebut sedangkan mikronutrien hanya melakukan fungsi katalitik. Elemen makronutrien maupun mikronutrien yang terdapat di dalam tanaman antara lain: tinggi. Hal ini penting karena ketersedian besi sNITROGEN Walaupun di atmosfer 80 % terdiri atas nitrogen, hanya spesies prokariotik tertentu (Bakteri dan Cyanobakteri) yang dapat mempergunakan gas nitrogen secara langsung. Perlu diketahui bahwa hampir sebagian besar tanaman menyerap nitrogen dari tanah sebagai ion nitrat organik (NO3-) dan pada beberapa kasus dapat pula dalam bentuk ion (NH4-). Pada awalnya NO3- direduksi menjadi NH4- sebelum bereaksi membentuk asam amino, protein dan molekul nitrogen organik lainnya. Jagung dikenal sebagai heavy feeders dan membutuhkan pupuk nitrogen yang cukup banyak. Pembuatan dan pendistribusian pupuk nitrogen untuk pertanian dalam segi energi maupun finansial memerlukan proses yang sangat mahal. Nitrogen terdiri atas banyak molekul-molekul penting termasuk didalamnya protein, asam nukleat, hormon-hormon penting( indol-3-asam asetat,sitokonin) dan klorofil. Gejala dari kekurangan nitogen muncul dengan perlahan-lahan, yaitu tanaman tumbuh kerdil dan biasanya terjadi klorosis pada daun. Keberadaan nitrogen ditanaman sangat mobil. Seperti daun tua yang menguning dan mati nitrogen sebagian besar terbentuk dari karutan amino dan amida., mobilitas dari dari daun yang tua dan diekspor menuju daun yang muda sehingga daun dapat lebih cepat berkembang. Tanda-tanda defisiensi nitrogen biasanya nampak pertama kali pada daun yang tua dan tidak muncul pada daun yang masih muda hingga defisiensi tersebut melebihi batas normal. Dalam hal ini, duan yang tua akan berubah menjadi kuning dan terlepas dari tanaman. Tekanan nitrogen juga dapat menyebabkan akumulasi pigmen antosoanin dalam banyak spesies, mengkontribusi wrna ungu pada batang, tangkai daun, dan bagian bawah daun. Akibat yang ditimbulkan dari akumulasi antosianin dalam tanaman miskin nitrogen belum dapat diketahuihal tersebut mungkin tergantung pada kelebihan produksi struktur karbonnya, dalam ketidaktersediaan nitrogen tersebut maka tidak dapat dimanfaatkan untuk membentuk asam amino komponen nitrogen yang lainya. FOSFORFosfor tersediadi tanah dalam bentuk Asam Pospat (H3PO4). Asam fosfat ini terdiri lebih dari 1 proton yang masing-masing terdiri atas disosiasi yang tetap. Pada tanah yang memiliki pH kurang dari 6,8 keberadaan fosfor adalah dalam bentuk H2PO4-. Diantara pH 6,8 dan pH 7,2 fosfor berada dalam bentuk HPO42- sedangkan dalam bentuk basa /alkali berada dalam bentuk HPO4 3- yang tidak dapat digunakan oleh tanaman. Konsentrasi larutan fosfor dalam tanah relatif rendah. Pada pH netral fosfor cenderung membentuk larutan kompleks dengan aluminium dan besi. Ketersediaan fosfor dalam tanah sangat terbatas.Pada tanaman fosfor banyak ditemukan sebagai ester fosfat termasuk gula fosfat yang memainkan peranan penting dalam fotosintesis dan metabolisme intermediet. Selain itu esterpospat berfungsi dalam nukleatida yaitu ketersediaan fospolipid dalam membran. Pospor dalam bentuk ATP, ADP, dan Pi, gula fosforilasi san asam fosforilasi organik juga memainkan peranan penting sebagai energi dalam metabolisme sel. Ciri-ciri dari kekurangan fosfor adalah munculnya warna hijau yang mencolok pada daun. Pembentukan daun mengalami kerusakan dan memperlihatkan adanya titik nekrosis. Dalam be berapa kasus antosianin terakumulasi dan menjadikan daun berwarna hijau gelap keunguan. Batang menjadi lebih pendek dan produktivitasnya menjadi menurun. Suatu pupuk yang mengandung banyak pospor berfungsi untuk memperkuat sistem perakaran.KALIUM Kalium tersedia dalam bentuk monovalen kation K+. Dalam penerapan dunia pertanian kalium biasanya tersedia dalam bentuk kalium karbonat. Ion potasium diperlukan untuk mengaktifkan beberapa enzim yang berperan dalam proses fotosintesis dan respirasi. Sintesis amilum dan protein juga dipengaruhi oleh defisiensi kalium. Dalam jaringan hewan kalium (sodium) juga memiliki fungsi penting dalam osmoregulasi. Kalium juga berpengaruh dalam membuka dan menutupnya stomata. Gejala dari defisiensi kalium pertama kali muncul pada daun yang tua dengan karakteristik adanya klorosis. (daun berburik) yang diikuti dengan kematian jaringan pada garis tepi daun. Pada tanaman monokotil khususnya jagung dan biji-bijian lainya nekrosis dimulai pada ujung daun yang tua menuju tepi sel yang muda dekat dasar daun serta batangnya pendek. SULFUR Ada beberapa bentuk sulfur yang terdapat dalam tanah diantaranya besi sulfida dan elemen sulfur. Defisiensy sulfur bukanlah permasalahan yang biasa selama masih tersedia mikroorganisme yang mampu mengoksidasi sulfida atau mendekomposisi sulfur organik. Keberadaan sulfur sangat penting dalam pembentukan protein dimana residu ikatan di sulfida diantara sistein dan metionin dikontribusikan untuk struktur tersier.Sulfur juga terdiri atas vitamin tiamin dan biotin serta koenzim A yang merupakan komponen penting dalam respirasi dan metabolisme asam lemak.Dalam bentuk besi protein sulfur sangat penting dalam reaksi transfer elektron dalam fotosintesis dan fiksasi nitrogen. Defisiensi sulfur seperti halnya pada nitrogen akan mengakibatkan klorosis pada daun.Termasuk jaringan disekeliling berkas vaskuler dalam keadaan ini maka sintesis protein harus direduksi dan dilanjutkan dengan sintesis klorofil.Tanda-tanda defisiensi sulfur muncul pada daun yang muda.KALSIUM Keberadaan kalsium sangat berlimpah pada sebagian besar tanah dan jarang sekali terjadi defisiensi dibawah kondisi normal.Kalsium memainkan peranan penting dalam mitosis selama sel membelah dan membentuk kalsium pektat ditengah lamela dari lapisan sel yang membentuk sel tetangga.Karena peranannya yang sangat besar dalam pembelahan sel tanda-tanda gejala kekurangan kalsium muncul pada tempat dimana sel yang membelah menghasilkan dinding sel baru yang tidak normal. Daun yang muda tidak terbentuk dan terjadi nekrosis. Gejala kekurangan kalsium pada awalnya muncul pada jaringan yang masih muda. MAGNESIUM Magnesium terdiri atas dua kation yang divalen. Ketersediaan magnesium dalam tanah lebih sedikit jika dibandingkan dengan kalsium namun tanaman membutuhkan relatif banyak kalsium. Defisiensi magnesium menyebabkan keasaman yang tinggi dan tanahnya berpasir. Magnesium memiliki beberapa fungsi penting dalam tanaman antara lain stabilisasi partikel-partikel ribosom. Magnesium juga terlibat dalam sejumlah reaksi enzimatik dengan kapasitas yang bervareasi, pertama dalam reaksi yang menyangkut pemindahan fosfat dari ATP, dalam hal ini magnesium bertindak sebagai penghubung enzim terhadap dari ATP, magnesium bertindak sebagai penghubung enzim terhadap substratnya. Kedua itu magnesium berfungsi dalam mengubah konstanta keseimbangan reaksi dengan cara berikatan dengan produk , misal pada reaksi-reaksi kinase tertentu serta bekerja membentuk kompleks dengan suatu inhibitor enzim. Magnesium merupakan aktivator enzim-enzim pada reaksi pemindahan fosfat (kecuali fosforilase), sintesis asam nukleat, karboksilasi dan dekarboksilasi. Magnesium juga merupakan komponen molekul klorofil yang penting untuk fotosintesis. Gejala defisiensi magnesium sangat karakteristik antara lain terjadi klorosis diantara ujung daun, timbul warna cerah dari pigmen merah, jingga, kuning atau merah ungu. Pada defisiensi yang parah timbul daerah atau bintik nekrosis. Karena amagnesium sangat mudah larut dan mudah diangkat ke seluruh tubuh, gejala difesiensi biasanya timbul pertama kali pada daun dewasa.BESI Besi lebih banyak dibutuhkan dibandingkan dengan mikronutrien lainya. Besi diperlukan tanaman dalam jumlah yang besar. Tingginya kebutuhan akan besi dimungkinkan ada hubungannya dengan kuatnya kecenderungan besi membentuk bermacam-macam senyawa yang tidak larut dalam tanah dan dalam tumbuhan sehingga menjadi sukar diperoleh atau menjadi tidak bermanfaat. Tanah yang bersifat basa/berkapur sering menghasilkan tumbuhan yang kekurangan besi meskipun keberadaannya dalam ta\nah berlimpah namun berada dalam bentuk tidak terlarut berupa oksida atau hidroksida besi. Berlebihnya beberapa mineral lain dapat pula menyebabkan gejala defisiensi besi sebagai akibat pengendapan besi kedalam bentuk yang sukar diambil. Selain itu toksisitas kadar besi dapat juga terjadi apabila tanah mengandung kadar besi yang tinggi. Peranan besi dalam kehidupan tumbuhan antara lain:1. Besi merupakan bagian proses katalisis dari banyak enzim oksidasi reduksi.2. Besi sangat penting dalam pembentukan klorofil, meskipun bukan bagian dari molekul klorofil3. Besi penting dalam protein heme (sitokrom dan sitokrom oksidase) rangkaian pemindahan elektron dengan cara menambah dan melepaskan elektron pada proses oksidasi dan reduksi.4. Besi didapatkan pada sejumlah enzim oksidasi yang penting (katalase dan peroksidase)5. Besi dijumpai pada flavoprotein, feredoksin.Gejala dari defisiensi besi mudah dikenali karena memperlihatkan klorosis yang sangat spesifik terjadi pada daun muda pada tumbuhan yang sedang tumbuh tanpa terjadinya peme3ndekan atau nekrosis. Defisiensi besi ini mudah ditanggulangi dengan menyemprotkan larutan besi. BORON Secara umum boron ditemukan dalam jumlah sedikit pada tanah. Boron berada dalam bentuk kompleks yang kuat pada struktur tanah sehingga untuk mendapatkannya sangat sulit. Tanah yang berkapur cenderung mengurangi penyerapan boron karena diduga kalsium diduga menyebabkan boron membentuk kompleks atau terendapkan dalam tanah sehingga mengurangi kemampuan akar untuk menyerapnya. Peranan boron dalam metabolisme tumbuhan belum dapat diketahui dengan pasti. Pada tumbuhan yang kekurangan boron, translokasi dan penyerapan gula banyak berkurang sehingga diduga gula diangkut dalam bentuk kompleks borat. Defisiensi boron biasanya menyebabkan matinya meristem dan gagalnya perbuangan yang akan mengakibatkan berkurangnya translokasi gula ke daerah tersebut. Boron dapat berperan sebagai inhibitor yang mengatur aktivitas enzim-enzim yang mengarah kepada pembentukan zat-zat fenolik yang toksik. Selain itu daun cenderung menjadi tebal, berwarna lebih gelap dan kerdil.TEMBAGA Tembaga dijumpai dalam jumlah sedikit di dalam tanah namun merata sehingga defisiensi tembaga di alam jarang terjadi. Pemupukan fosfat yang berlebihan dapat mengurangi kemudahan untuk memperoleh tembaga oleh tumbuhan karena akan terbentuk endapan yang tidak larut. Tembaga dapat dijumpai dalam plastosianin yang penting dalam fotosintesis dan berperan katalitik khusus dalam tumbuhan serta merupakan bagian dari enzim-enzim seperti polifenol oksidase dan asam askorbat oksidase.Defisiensi tembaga dapat mengakibatkan nekrosis pada ujung daun, daun menjadi layu dan kelihatan berwarna lebih gelap.SENG Seng diadsorbsi dalam bentuk kation divalen. Seng merupakan aktivator dari sejumlah besar enzim diantaranya ADH (Alkohol Dehidrogenase) yang mengkatalisis reduksi asetaldehid menjadi etanol, karbon anhidrase yang mengkatalisis hidrasi karbon dioksida menjadi bikarbonat. Seng tersebar luas dalam tanah namun sukar diperoleh jika kondisi pH-nya meningkat. Seng ini terlibat secara langsung dalam sintesis hormon asam aindol asetat (IAA). Defisiensi Zn dapat mengakibatkan perubahan dalam bentuk dan pertumbuhan beberapa spesies, menghasilkan tumbuhan yang lebih pendek, kerdil dan apikal dominanya sangat tidak berkembang, ukuran daun menjadi kecil-kecil dan membentuk roset, serta klorosis yang terjadi diantara tulang daun. MANGAN Mangan paling banyak diserap dalam bentuk ion mangan. Defisiensi mangan dapat terjadi pada tanah yang bersifat alkali. Mangan berperan serta sebagai aktivator beberapa enzim respirasi, dalam reaksi metabolisme nitrogen dan fotosintesis. Mangan juga diperlukan untuk mengaktifkan nitrat reduktase sehingga tunbuhan yang mengalami kekurangan mangan memerukan sumber N dalam bentuk NH4+. Peranan mangan dala fotosintesis berkaitan dengan pelepasan elektron dari air dalam pemecahannyamenjadi hidrogen dan oksigen. Gejala dari defisiensi mangan memperlihatkan bintik nekrotik pada daun. Mobilitas dari mangan adalah kompleks dan tergantung pada spesies dan umur tumbuhan sehingga awal gejalanya dapat terlihat pada daun muda atau daun yang lebih tua. MOLIBDENUM Molibdenum dijumpai dalam jumlah kecil dalam tanah. Unsur ini lebih mudah diserap dari tanah yang memiliki pH tinggidan oleh karenanya cenderung berkurang pada tanah yang pH nya asam. Peranan yang sangat penting dari Mo ini adalah dalam reduksi nitrat dan fiksasi nitrogen. Gejala defisiensi Mo antara lain daunnya menjadi burik dan pinggiran daun menjadi layu. Klorosis diawali pada daun yang lebih dewasa namun kotiledon tetap sehat dan hijau.KLOR Klor diserap dan tetap sebagai ion klorida di dalam tumbuhan. Defisiensi klor di alam sangat jarang terjadi namun berdasarkan hasil percobaan menunjukkan bahwa defisiensi klor pada tanaman tomat menyebabkan layu, akarnya memendek dan pembentukan buah berkurang . ada ahli menemukan bahwa ion klor mutlak diperlukan dalam fotosintesis.NIKELBaru-baru ini nikel ditambahkan sebagai nutrisi elemen esensial.nikel sebagai elemen perak dan diserap oleh akar. Kebutuhan dasar suatu tanaman terhadap ketersediaan nikerl masih belum dapat diketahui dengan pasti. Namun dimungkinkan kebutuhan tersebut tergantung pada mobilitas dari nitrogen selama proses perkecambahan. Nikel dikenal sebagai komponen dari 2 enzim yaitu urease dan hidrogenase. Enzim urease mengkatalisis urea menjadi NH3 dan CO2. Enzim hidrogenase merupakan enzim penting lainnya pada campuran nitrogen dalam tanaman. .