ACARA PRAKTIKUM I

RESPON TANAMAN TERHADAP DEFISIENSI UNSUR HARA

I.                   PENDAHULUAN

Unsur hara di dalam tumbuhan memiliki peranan diantaranya (1) sebagai penyusun molekul organik yang komplek, terutama dalam makro molekul (2) membantu peran enzim, mendekatkan enzim dan substrat dalam pembentukan komplek enzim-substrat, terutama unsur mikro (3) mempertahankan keseimbangan ion yaitu antara kation-kation bervalensi satu dan dua (4) dalam sistem oksidasi-reduksi karena sifat valensinya yang dapat berubah.

Unsur hara dapat dikelompokan menjadi dua macam atas dasar kepentingan, yaitu unsur hara esensial dan unsur hara non esensial. Unsur hara esensial mutlak dibutuhkan oleh tumbuhan dan harus ada, walaupun dalam jumlah sedikit. Apabila terjadi kekukarangan unsur hara tersebut akan menimbulkan gejala yang disebut dengan penyakit fisiologis. Peran unsur hara esensial tidak dapat digantikan oleh unsur hara yang lain. Golongan unsur hara yang esensial antara lain : C, H, O, N, S, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Mo, Cu, B, Zn, Cl, Na, Co, Se dan Si.

Apabila suatu tumbuhan kekurangan unsur hara tertentu dapat menimbulkan gejala yang berbeda, sebaliknya gejala yang sama dapat disebabkan oleh kekurangan unsur hara yang berbeda.

Selain dibedakan berdasarkan kepentingannya, unsur hara dapat digolongkan menurut jumlahnya yang dibutuhkan oleh tumbuhan, yaitu unsur hara makro dan unsur hara mikro. Unsur hara makro adalah unsur hara yang dibutuhkan dalam jumlah yang relatif besar, seperti : C, H, O, N, S, P, K, Ca, Mg. Unsur C, H dan O biasanya diperoleh dari udara dan air dalam bentuk CO­­­₂ dan O₂ serta H₂O. Agar dapat diserap oleh tumbuhan unsur-unsur hara tersebut harus berada dalam keadaan tersedia atau terlarut dalam larutan tanah. Oleh karena itu kapasitas tukar kation , pH tanah dan keadaan air merupakan suatu faktor yang sangat berpengaruh terhadap ketersediaan unsur hara.

Dari unsur hara makro yang paling banyak dibutuhkan oleh tumbuhan adalah N, P dan K. unsur-unsur ini mempunyai peran sebagai berikut :

a.        Unsur Nitrogen (N)

Berperan terutama dalam menyusun protein, asam nukleat dan bermacam-macam asam amino bebas. Selain itu unsure nitrogen juga berperan sebagai penyusun klorofil sehingga apabola kekurangan unsure nitrogen, maka tumbuhan daunnya akan berwarna pucat.

b.       Unsure Pospor (P)

Berperan sebagai penyusun ATP, UTP, GTP dan sebagainya. ATP berperan dalam reaksi metabolisme tumbuhan. Apabila tumbuhan kekurangan unsur ini pertumbuhannya terhambat dan biasanya akan tumbuh kerdil.

c.        Unsure Kalium (K)

Mempunyai peranan sebagai kofaktor pada berbagai enzim dan biasanya berada dalam bentuk ion, tidak pernah dalam komplek organik di dalam sel.

            Tujuan praktikum respon tanaman terhadap defisiensi unsur hara adalah :

a.       Menyebutkan macam unsur hara esensial dan unsur hara bukan esensial.

b.      Menjelaskan peranan masing-masing unsur hara esensial terhadap pertumbuhan.

c.       Mengetahui respon tanaman terhadap defisiensi unsur hara tertentu.

II.                TINJAUAN PUSTAKA

Beraneka ragam unsur dapat ditemukan di dalam tubuh tumbuhan, tetapi tidak berarti bahwa seluruh unsur tersebut dibutuhkan tumbuhan untuk kelangsungan hidupnya. Menurut Siti Sutarmi (1985), menyatakan bahwa unsur hara esensial adalah unsur-unsur yang sangat diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan dan keberadannya tidak bisa digantikan dengan unsur  yang lain. Karena penyediaan hara dari tanah sangat bervariasi, tidaklah mengherankan bila menemukan perbedaan dalam jumlah hara di dalam tanaman di lapang. Terdapat suatu kisaran empat kali lipat untuk hara N, P, K dengan herba cenderung mempunyai  kandungan Kalium tinggi, dan legum yang mempunyai kandungan Nitrogen tinggi dan pada kasus kedua (legum) ini, merupakan hasil dari adanya pengikatan Nitrogen secara simbiotik.

Untuk Ca kisarannya lebih besar, sesuai dengan kisaran konsentrasi tanah yang dijumpai di lapang. Kandungan Kalsium tanah adalah satu dari banyak faktor yang menentukan pH tanah, karena ion Ca²⁺ menempati tempat pertukaran pada mineral tanah dan bertindak sebagai suatu sistem penyangga.

Menurut Benyamin Lakitan (1985), menyatakan bahwa suatu unsur dikatakan esensial bagi tumbuhan adalah jika :

1.      Tumbuhan tidak dapat melengkapi daur hidupnya (sampai menghasilkan biji yang dapat tumbuh) apabila unsur tersebut tidak tersedia.

2.      Unsur tersebut merupakan penyusun suatu molekul atau bagian tumbuhan yang esensial bagi kelangsungan hidup tumbuhan tersebut. Misalnya Nitrogen sebagai penyusun protein dan Mg sebagai penyusun klorofil.

Pada kondisi fisik dan kimia tanah yang optimum, sistem perakaran tanaman sepenuhnya dipengaruhi oleh faktor genetis. Perbedaan antara spesies adalah karena perbedaan genetis antara spesies tersebut (Lakitan, 1985).

III.             MATERI PRAKTIKUM

A.    BAHAN

Bahan yang digunakan yaitu :

-          Benih jagung sebanyak 20 biji.

-          Pupuk NPK 10 gram.

-          Pupuk NP 10 gram.

-          Pupuk NK 10 gram.

-          Pupk PK 10 gram.

B.     ALAT

Alat-alat yang digunakan adalah :

-          Pot pelastik yang berisi pasir steril sebanyak empat buah.

-          Penggaris.

-          Jangka sorong.

-          Oven.

IV.             PROSEDUR KERJA

1.      Menanam biji jagung dalam polibag yang telah diisi pasir dengan jumlah 5 biji setiap polibag.

2.      Memberikan pupuk pada biji yang telah ditanam dengan aturan sebagai berikut

·      Pot I   : sebagai kontrol tidak diberi pupuk apapun

·      Pot II  : diberi pupuk NPK.

·      Pot III : diberi pupuk NP.

·      Pot IV : diberi pupuk NK.

·      Pot V  : diberi pupuk PK.

3.      Melakukan pemeliharaan dengan menyiram air selama 3 minggu, setiap minggu dilakukan pengamatan baik secara visual atau dengan diukur.

4.      Setelah tanaman jagung berumur 1 bulan, tanaman dicabut lalu berat tajuk tanaman dan berat akar ditimbang (berat basah akar + tajuk). Lalu dikering-anginkan dan dioven selama 24 jam. Setelah dioven berat kering akar + tajuk ditimbang

V.                HASIL PENGAMATAN dan ANALISIS DATA

Tabel 1. Panjang Daun

Grup	Umur Tanaman (hari)	Panjang Daun (cm)					Rata-rata
		Kontrol	NPK	NP	NK	PK
D-3	0	0	0	0	0	0	0
	3	3.2	2.4	2.9	3.2	3.2	2.98
	6	9.3	9.7	12.1	10.9	10.4	10.48
	9	19.3	22.4	18.3	21.6	20	20.32
	12	20.6	24.3	23.5	25.7	24.7	23.76
	15	21.2	25.2	26.3	27.8	28.8	25.86
	18	24	31	29.3	28	38	30.06
	21	24.5	33.5	31.2	29.7	40.5	33.2
D-4	0	0	0	0	0	0	0
	3	2.4	2.2	2.1	2.2	2.1	2.2
	6	5.7	9.1	9.3	2.0	9.2	7.06
	9	18.2	19.5	18.9	19.2	18.7	18.19
	12	20.1	21.2	20.0	20.1	20.1	20.3
	15	21.2	25.2	23.2	25.0	22.1	23.34
	18	23.7	30.6	24.1	26.2	24.1	25.4
	21	23.9	32.4	25.1	28.2	24.6	26.84
D-5	0	0	0	0	0	0	0
	3	2.4	2.1	2.2	3.1	2.7	2.5
	6	8.2	9.4	7.6	7.4	6.9	7.9
	9	16.3	18.1	14.1	16.7	17.1	16.46
	12	18.4	21.3	16.4	17.8	19.2	18.62
	15	19.7	24.7	20.3	21.6	23.7	22
	18	21.4	28.4	24.7	25.5	25.8	25.16
	21	21.6	31.3	29.3	28.9	28.6	27.94

Tabel 2. Lebar Daun

Grup	Umur Tanaman (hari)	Lebar Daun (cm)					Rata-rata
		Kontrol	NPK	NP	NK	PK
D-3	0 hst	0	0	0	0	0	0
	3 hst	0.2	0.2	0.1	0.2	0.3	0.2
	6 hst	0.3	0.5	0.4	0.5	0.5	0.44
	9 hst	0.5	0.8	0.6	0.9	0.9	0.74
	12 hst	0.6	1.1	0.7	1.1	1.2	0.94
	15 hst	0.8	1.3	1.0	1.3	1.5	1.18
	18 hst	0.8	1.5	1.2	1.5	1.6	1.32
	21 hst	0.8	1.7	1.4	1.6	1.7	1.44
D-4	0 hst	0	0	0	0	0	0
	3 hst	0.1	0.2	0.1	0.2	0.2	0.16
	6 hst	0.3	0.5	0.3	0.4	0.4	0.38
	9 hst	0.4	0.7	0.4	0.5	0.5	0.5
	12 hst	0.6	0.9	0.7	0.7	0.8	0.74
	15 hst	0.7	1.2	1.1	0.9	0.9	0.96
	18 hst	0.8	1.3	1.2	1.2	1.3	1.16
	21 hst	0.8	1.6	1.4	1.5	1.6	1.38
D-5	0 hst	0	0	0	0	0	0
	3 hst	0.2	0.3	0.1	0.2	0.2	0.2
	6 hst	0.3	0.6	0.3	0.4	0.4	0.4
	9 hst	0.5	0.8	0.5	0.7	0.6	0.62
	12 hst	0.6	0.9	0.8	0.9	0.8	0.8
	15 hst	0.8	1.2	1.0	1.1	1.1	1.04
	18 hst	1.1	1.4	1.1	1.4	1.2	1.24
	21 hst	1.3	1.8	1.4	1.6	1.4	1.5

Tabel 3. Pertumbuhan Luas Daun Tanaman

Grup	Umur Tanaman (hari)	Luas Daun (cm)
		Kontrol	NPK	NP	NK	PK
D-3	0	0	0	0	0	0
	3	0.64	0.48	0.29	0.64	0.96
	6	2.79	4.85	4.84	5.45	5.2
	9	9.65	17.92	10.98	19.44	18
	12	12.36	26.73	16.45	28.27	29.64
	15	16.96	32.46	26.3	36.14	43.2
	18	19.2	46.5	55.16	42	60.8
	21	19.6	56.95	43.68	47.52	68.85
Rata-rata		10.15	23.27	17.21	22.43	28.23
D-4	0	0	0	0	0	0
	3	0.24	0.44	0.21	0.44	0.42
	6	2.61	4.55	2.79	3.2	3.68
	9	7.28	13.65	7.56	9.6	9.35
	12	12.06	19.08	14	14.07	16.08
	15	14.84	30.24	25.52	22.5	19.89
	18	18.96	39.78	31.33	31.44	31.33
	21	19.12	51.84	35.14	42.33	39.36
Rata-rata		9.38	19.95	14.57	15.44	14.95
D-5	0	0	0	0	0	0
	3	0.48	0.63	0.22	0.62	0.54
	6	2.46	5.64	2.28	2.96	2.76
	9	8.15	14.48	7.05	11.69	10.26
	12	11.04	17.17	13.12	16.02	15.36
	15	15.73	20.64	20.3	23.76	26.07
	18	23.54	39.76	27.14	35.7	30.96
	21	28.08	56.34	41.02	46.24	40.04
Rata-rata		11.19	20.71	13.89	17.12	15.75

Tabel 4. Bobot Batang/ Tajuk (gram)

Grup	Variabel	Bobot Kering Tajuk (perlakuan) gram
		Kontrol	NPK	NP	NK	PK
D-3	Bobot Basah	6.28	7.78	5.8	6.79	7.24
	Bobot Kering	5.13	5.65	5.02	5.42	5.61
D-4	Bobot Basah	5.8	6.1	4.9	5.6	5.7
	Bobot Kering	4.2	5.3	3.8	4.2	4.8
D-5	Bobot Basah	2.32	6.48	1.84	3.35	3.64
	Bobot Kering	2.02	3.06	1.65	2.99	3.39

Tabel 5. Bobot Akar (gram)

Grup	Variabel	Bobot Kering Akar (perlakuan) gram
		Kontrol	NPK	NP	NK	PK
D-3	Bobot Basah	2.74	3.41	2.55	2.63	2.88
	Bobot Kering	2.45	2.51	2.30	2.37	2.39
D-4	Bobot Basah	2.8	3.7	2.63	2.48	2.78
	Bobot Kering	2.24	3.15	2.21	2.05	2.40
D-5	Bobot Basah	2.34	1.42	1.26	1.48	1.85
	Bobot Kering	1.14	1.28	1.03	1.27	1.61

VI.             PEMBAHASAN

Unsur hara dapat kontak dengan permukaan akar melalui 3 cara, yakni:

1.      Secara difusi dalam larutan tanah

2.      Secara pasif terbawa oleh aliran air tanah

3.      Karena akar tumbuh ke arah posisi hara tersebut dalam matriks tanah.

Setelah berada pada permukaan akar (kontak dengan akar), baru unsur hara tersebut dapat diserap tanaman. Perlu ditekankan kembali bahwa serapan ion dikendalikan oleh membran. Sehubungan dengan peranan membran ini, maka ada 4 prinsip penyerapan ion, yakni :

1.      Jika sel tidak melangsungkan metabolisme atau mati, maka membrannya akan lebih mudah dilalui oleh bahan-bahan yang terlarut (solute).

2.      Molekul air dan gas-gas yang terlarut di dalamnya seperti N₂, O₂, dan CO₂ dapat melalui membran dengan mudah.

3.      Bahan terlarut yang bersifat hidrofobik dapat menembus membran dengan kemudahan sebanding dengan  tingkat kelarutannya dalam lemak.

4.      Ion-ion atau molekul-molekul yang bersifat hidrofilik dengan tingkat kelarutan dalam lemak yang sama akan menembus membran dengan tingkat kemudahan yang berbanding terbalik dengan ukurannya (berat molekulnya).

Macam dan jumlah unsur yang diserap oleh akar ditentukan oleh faktor-faktor seperti laju tumbuh akar dan laju kimiawi akar dalam tanah. Unsur-unsur esensial yang terdapat dalam konsentrasi tinggi di tanah kerap kali bergerak ke dalam tumbuhan melebihi jumlah yang diperlukan untuk pertumbuhan normal dan bahkan dapat merusak jaringan atau membunuh tumbuhannya. Tumbuhan juga menyerap unsur-unsur yang tidak esensial untuk pertumbuhannya, artinya tumbuhan tidak membeda-bedakan antara unsur esensial dan unsur non esensial.

Pengaruh pemberian pupuk terhadap panjang daun baik tanaman yang diberi pupuk NPK, NP, NK dan PK memiliki tingkat perbedaan panjang daun dari hari ke harinya. Pertambahan panjang daun pada tanaman yang diberi pupuk jika dibandingkan dengan tanaman yang tidak diberi pupuk (kontrol) sangat jauh perubahannya. Pengamatan panjang daun dari ketiga kelompok menunjukan perubahan yang hampir sama bahwasannya pemberian pupuk tersebut sangat mempengaruhi terhadap panjang daun dari tanaman yang diteliti. Pertambahan panjang daun (cm) dari masing-masing kelompok dari hari ke hari menunjukan pertambahan panjang yang tidak konstan, hal demikian dapat terjadi dengan pengaruh lingkungan yang ada pada saat itu, dimana tidak hanya dari faktor genetik dan hara yang dapat diserap oleh tanaman dan bahkan masih tersedianya atau tidak unsur hara tersebut. Tetapi pengaruh sinar matahari yang dapat mendorong tingkat klorofil yang ada di daun tersebut.

Jumlah kebutuhan tumbuhan untuk masing-masing unsur hara dikaitkan dengan kebutuhan tumbuhan agar dapat tumbuh dengan baik. Jika unsur hara kurang tersedia, maka pertumbuhan tanaman akan terhambat. Batas konsentrasi unsur hara dalam jaringan  tumbuhan yamg menyebabkan pertumbuhan tertekan sebesar 10 % dari pertumbuhan maksimum disebut sebagai batas kritis. Bagi unsur hara tersebut suatu tumbuhan dikatakan kekurangan suatu unsur hara tertentu jika pertumbuhan terhambat, yakni hanya mencapai 80 % dari pertumbuhan maksimum, walaupun semua unsur hara esensial lainnya tersedia berkecukupan. Jika jaringan tumbuhan mengandunng unsur hara tertentu dengan konsentrasi yang lebih tinggi dari konsentrasi yang dibutuhkan untuk pertumbuhan maksimum, maka pada kondisi ini dikatakan tumbuhan dalam kondisi konsumsi mewah (luxury consumstion). Pada konsentrasi yang terlalu tinggi, unsur hara esensial dapat juga menyebabkan keracuanan bagi tumbuhan.

Tanaman membutuhkan unsur hara baik itu unsur hara yang esensial maupun unsur hara yang non esensial. Unsur hara tersebut tersedia di dalam tanah tetapi jumlahnya kurang, maka dari keadaan itu memerlukan tambahan dengan diberikan melalui pemupukan. Pengaruh pemupukan terhadap tanaman tersebut selain dari hasil produksi tanaman tersebut dapat tercapai maksimal, tetapi berpengaruh terhadap sifat fisiologi tumbuhannya. Pengaruh dari unsur hara terhadap panjang daun , berpengaruh juga terhadap lebar daun (cm) dan luas daunnya (cm). Tingkat pencapaian yang paling tinggi terbukti pada hari ke-21 baik untuk panjang, lebar dan luas dari daun. Pengaruh pemberian pupuk yang terbaik adalah pemberian pupuk NPK terlihat pada masing-masing kelompok (D-3, D-4, D-5) memiliki nilai yang lebih besar. Tingkat pengaruh pemberian pupuk NPK tidak hanya berpengaruh terhadap panjang, lebar dan luas saja, tetapi pengaruhnya terlihat jumlah bobot (kering dan basah) baik bobot batang maupun akar. Pemberian pupuk NPK bedrpengaruh sangat besar karena memiliki ketiga unsur yang berperan besar yaitu Nitrogen, posfor dan Kalium.

Jika ketersediaan unsur hara esensial kurang dari jumlah yang dibutuhkan tanaman, maka tanaman akan terganggu metabolismenya yang secara visual dapat terlihat dari penyimpangan-penyimpangan pada pertumbuhannya. Gejala kekurangan unsur ini dapat berupa pertumbuhan akar, batang, atau daun yang terhambat (kerdil) dan klorosis atau nekrosis pada berbagai organ tanaman. Kekurangan unsur hara bagi tanaman akan menimbulkan gejala yang berbeda-beda antara lain :

1.      Kalsium (Ca)

-          Klorosis pada bagian daun muda

-          Rontoknya daun

-          Tanaman kerdil

-          Akar menghitam

Peranan Kalsium dalaam tanaman antara lain adalah penting dalam sintesis pectin pada lamella tengah dinding sel, terutama metabolisme atau pembentukan inti sel dan mitokondria serta dibutuhkan sedikit dalam katalis. Defisiensi unsure ini menyebabkan deteriorasi yang cepat dan kematian tanaman.

2.      Kalium

-          Ditunjukkan dengan bercak klorosis daun tua yang menyebar ke daun tua

-          Area nekrotik berkembang sepanjang garis dan di ujung daun menyebar menjadi hitam

-          Defisiensi Kalium menyebabkan pengurangan pertumbuhan batang, batang lunak dan tidak tahan terhadap serangan patogen

Kalium berperan sebagai activator dari berbagai nzim yang esensial dalam reaksi-reaksi fotosintesis dan respirasi, serta untuk enzim yang terlibat dalam sintesis protein dan pati. Kalium sangat penting dalam seluruh metabolisme tanaman.

3.      Nitrogen

-          Klorosis pada daun tua, menjadi kuning

-          Klorosis menyebar dari daun tua ke daun uda

-          Perkembangan antosianin batang, pembuluh daun dan tangkai menjadi merah atau ungu

Peranan Nitrogen dalam tanaman adalah bahwa Nitrogen adalah merupakan komponen protein, asam-asam nukleat, dan beberapa substansi penting.

4.      Fosfor

-          Kehilangan daun-daun tua, perkembangn antosianin batang dan pembuluh daun

-          Jika keadaan parah, daerah nekrotis berkembang ke beberapa daerah tanaman

-          Tampak pertama pada daun-daun tua karena banyak Fosfor yang terurai

-          Daun cenderung menjadi lebih gelap atau klorosis menyebar ke pembuluh daun dan lamella

-          Karbohidrat terlarut terakumulasi

-          Kenaikan secara mendadak pada aktivitas enzim fosfatase, dapat dihubungkan dengan mobilisasi dan penggunaan kembali fosfat yang tersedia

-          Dormansi tunas lateral, yang juga berhubungan dengan defisiensi Nitrogen.

Fosfor sangat penting sebagai bagian struktur beberapa campuran seperti asam-asam nukleat dan fosfolipid serta berperan dalam metabolisme energi.

5.      Magnesium (Mg)

-          Perkembangan klorosis dalam pembuluh

-          Tampak pigmen merah, orange, kuning, atau ungu

-          Dalam keadaan sangat kekurangan Mg tampak bintik-bintik nekrosis

-          Tampak pertama kali pada daun tua.

6.      Sulfur (S)

-. Menyebabkan penyakit kuning pada tanaman

-    Daun menguning dimulai dari daun termuda

-    Mengganggu metabolisme

VII.    KESIMPULAN

1.      Tanaman yang dipupuk pertumbuhannya jauh lebih baik daripada yang tidak dipupuk karena unsur hara yang diperlukan tersedia; unsur N, P, K merupakan unsur esensial makro yang mutlak dibutuhkan tanaman.

2. Kalium berperan sebagai activator dari berbagai enzim yang esensial dalam reaksi-reaksi fotosintesis dan respirasi, serta untuk enzim yang terlibat dalam sintesis protein dan pati. Kalium sangat penting dalam seluruh metabolisme tanaman.

3. Peranan Nitrogen dalam tanaman adalah bahwa Nitrogen adalah merupakan komponen protein, asam-asam nukleat, dan beberapa substansi penting.

4. Fosfor sangat penting sebagai bagian struktur beberapa campuran seperti asam-asam nukleat dan fosfolipid serta berperan dalam metabolisme energi.

DAFTAR PUSTAKA

Dwidjoseputro, D. 1980. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. PT Gramedia: Jakarta.

Darmawan, Januar. 1983. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Semarang : PT Suryandaru.

Kimball, J.W. 1991. Biologi Jilid I. Jakarta : Erlangga.

Tjitrosoepomo, G. 1985. Morfologi Tumbuhan. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press.

Tjitrosomo, Siti Sutarmi. 1985. Botani Umum 2. Angkasa: Bandung.