A.
Sejarah
Pengetahuan
nutrisi tanaman telah dihimpun sejak zaman sebelum masehi. Hal ini dapat
diketahui dari penemuan Herodatus pada tahun 2500 sebelum masehi di lahan
pertanian di Mesopotamia (daerah yang dibatasi oleh delta Tigris dan Euphrat).
Beliau menemukan fakta bahwa penanaman satu jenis tanaman secara terus-menerus
pada lahan yang sama mengakibatkan kesuburan tanahnya menurun. Tetapi apabila
tanah tersebut diberi pupuk kandang maka kesuburan tanahnya dapat
dipertahankan. Dengan kata lain, organ tanaman yang dipaen menguras bahan-bahan
yang ada di dalam tanah sehingga tanpa penambhanan bahan tersebut mengakibatkan
makin banyak bahan yang akan terkuras, akhirnya kesuburan tanah dan hasil
tanamannya makin berkurang. Berdasarkan fakta ini, tampaknya pada saat tersebut
sudah ditemukan indikasi adanya sumber makanan yang berada di dalam tanah yang
berguna bagi tanaman.
Beberapa pakar lain yang berjasa dalam
bidang nutrisi tanaman dan hidup pada zaman sebelum masehi dan zaman masehi
antara lain : Odyssey, Xenophon, Theophratus, Cato, Virgil dan Plyny. Sayangnya
penemuan mereka hanya disajikan secara deskriptif saja dan belum disajikan
secara kuantitatif.
Baru pada awal tahun 1600 J.B. Van
Helmont, seorang ahli fisika bangsa Belgia mengawali penelitian nutrisi tanaman
secara kuantitatif. Percobaannya sebagai berikut:
Pucuk tanaman Willow seberat
2,5 kg ditanam dalam pot tanaman yang berisi tanah kering oven seberat 100 kg.
Air siraman berasal dari air hujan dan bila perlu disiram dengan air suling
atau destilasi.
Lima tahun kemudian tanaman dan tanah
dikeringkan dikeringkan kembali di dalam oven hingga mencapai bobot konstan.
Ternyata bobot kering tanah tidak berubah, tetap 100 kg, bobot kering tanaman Willow
menjadi 84,5 kg. Berarti ada tambahan 82 kg (berupa kayu, akar, kulit kayu dan
lain-lain). Berdasarkan kenyataan tersebut beliau menduga bahwa bahan makan
untuk pertumbuhan tanaman hanya berasal dari air. Percobaan ini pada saat
tersebut dianggap sebagai penelitian yang terencana baik, dilakukan dengan
hati-hati dan perhitungannya tepat. Atas jasanya, beliau dijuluki A pioneer in a new science.
Dugaan beliau dipertahankan sampai
tahun 1656, setelah J.R. Glauber, seorang ahli kimia berkebangsaan Jerman , mempermasalahkan dugaan ini. Beliau
tidak sependapat bahwa air adalah satu-satunya zat yang dibutuhkan tanaman
sebagai makanan. Beliau berpendapat bahwa KNO3 sebagai sumber
makanan tanaman.
Tahun 1699, John Woodward, profesor
ahli obat-obatan di Universitas London, menemukan perbedaan pertumbuhan tanaman
spearmint yang ditanam pada berbagai sumber air (Tabel 1.1). Beliau
mengemukakan bahwa besarnya peningkatan pertumbuhan sesuai dengan tingkat
ketidakmurnian air. Berdasarkan penelitian tersebut disimpulkan bahwa tanaman
tidak tersusun dari air saja tetapi tersusun pula dari bahan tertentu yang ada
di dalam tanah. Setelah adanya gejala ini penelusuran mengenai hubungan antara
pertumbuhan tanaman dengan faktor luar berkembang terus.
Salah seorang yang mengawali
penelitian pengaruh nutrisi tanaman terhadap pertumbuhan tanaman di lapang adalah Justus Van Leibig (1803-1873), ahli
kimia organik bangsa Jerman, yang mengenalkan The Law Of The Minimum
atau Hukum Minimum.
Tabel 1.1. Pengaruh sumber air
terhadap pertumbuhan spermint pada umur 77 hari setelah tanam (Woodward, 1699
dalam Blair, 1979)
Sumber
air Pertumbuhan
relatif
Air hujan 6,2
Air Sungai Thames 9,2
Hyde Park Conduit 48,9
50
g Garden mould 100
Penelitian-penelitian
nutrisi tanaman secara kuantitatif sangat pesat perkembangannya setelah Dennies
Robert Hoagland (1884-1949) berhasil menumbuhkan tanaman pada larutan yang
berisi garam mineral. Larutan ramuan beliau dikenal dengan ramuan Hoagland.
Selanjutnya penelitian hubungan nutrisi tanaman dan tanaman berkembang terus
sampai saat ini dengan ditemukan berbagai peralatan yang menunjang analisa
tanah dan tanaman, maka penelitian nutrisi makin bervariasi, baik ditinjau dari
segi nutrisi maupun interaksi nutrisi dan faktor-faktor fisik dan kimia lainnya
yang memperngaruhi pertumbuhan dan hasil tanaman.
B. Fenomena Respon Tanaman Terhadap Nutrisi Tanaman
1.
Hukum
Minimum Leibig
Isi hukum ini sebagai
berikut:
“The
amount of plant growth is regulated by the factor present in minimum amount and
rises or falls accordingly as this is increased or decreased in amount”.
Artinya: Laju pertumbuhan tanaman diatur oleh adanya
faktor yang berada dalam jumlah minimum dan besar kecilnya laju pertumbuhan
ditemtukan oleh peningkatan dan penurunan faktor yang berada dalam jumlah
minimum tersebut.
Konsepnya
digambarkan dalam bentuk gentong (Gambar 1.1). Pada Gambar 1.1 tampak bahwa
untuk mencapai kemungkinan hasil maksimum tidak boleh terjadi nutrisi apapun
yang menjadi faktor pembatas. Sebagai contoh, bila ditambah pupuk nitrogen,
fosfor dan kalium maka selanjutnya sulfur yang akan menjadi faktor pembatas
(FAO, 1970 dalam Blair, 1979).
Berdasarkan fakta tersebut masih
diperlukan identifikasi secara kuantitatif besarnya pupuk NPK yang cukup dan
rendahnya unsur sulfur. Agar lebih jelas maka dibuat kurva hasil tanaman secara
umum (Gambar 1.2). Dalam kurva tersebut digambarkan bahwa nutrisi tanaman yang
mempengaruhi pertumbuhan dan hasil tanaman berada pada zone defisiensi
(kekurangan), zone cukup atau zone keracunan (kelebihan).
2.
Hukum peningkatan Hasil yang Makin berkurang
oleh Mitcherlich
Status
nutrisi pada Gambar 2 tidak dapat selalu berlaku umum, oleh karena itu perlu
dirinci lebih detil
tergantung berapa macam
nutrisi dalam status
|
||||
|
||||
kekurangan. Tampaknya hubungan
antara penambahan nutrisi dengan status nutrisi yang rendah apabila
dicukupi maka pengaruhnya terhadap hasil
tanaman mengikuti kurva yang tidak linier tetapi cenderung kurvilinier.
Fenomena ini dikemukakan oleh Mitcherlich (1909). Beliau memformulasikan dalam The
Law of Diminishing Returns atau Hukum Peningkatan Hasil yang Makin
Berkurang, isinya:
“The yield response to a unit
application of fertilizer was proportional to the difference between the yield
and the maximum yield”.
Artinya: Penambahan hasiltanaman sebagai respon
penambahan pupuk berbanding lurus dengan selisih hasil maksimum dengan hasil
aktual. Persamaan matematiknya sebagai berikut:
|
|
Y = A (1 - B-cx)
Dimana: Y = hasil aktual
(kg/ha)
A
= hasil maksimum (kg/ha) nutrisi tidak menghambat pertumbuhan
B
= respon maksimum akibat penambahan nutrisi
(A-hasil pada X)
B =
A
c
= koefisien yang menggambarkan kurva respon tersebut
x
= besarnya faktor luar yang ditambahkan (kg/ha)
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat Gambar 1.3.
|
||||
|
||||
3. Hubungan antara Nutrisi Tanaman dan Hasil
Mengikuti Pola Kuadratik
Persamaannya:
Y1
= a + bx1 + cxi
Dimana:
Y1 =
hasil tanaman akibat penambahan nutrisi xi (kg/ha)
x1 = besarnya nutrisi (kg/ha)
a, b, c = konstanta
Dari
persamaan di atas dapat diinterpretasikan bahwa hasil maksimum (Ymaks)
dicapai pada sejumlah nutrisi yang tidak terlalu tinggi dosisnya karena makin
tinggi dosis x1, hasil justru menurun. a: menunjukkan hasil tanaman yang dicapai
tanpa penambahan nutrisi.
Untuk lebih
jelasnya informasi yang diperoleh untuk mencapai hasil yang tinggi akibat
penambahan nutrisi tanaman lebih dari satu macam dapat diperoleh regresi
berganda, secara umum persamaannya untuk dua macam nutrisi adalah sebagai berikut:
Y
= a + b1x1 + b2x12
+ b3x2 + b4x22 + b5x1x2
Bentuk kurva responnya merupakan suatu bidang
(Gambar 1.4). Tentunya gambar bidangnya makin rumit dengan bertambahnya jumlah
macam x.
|
||||
|
||||
BAB
II
UNSUR
ESENSIAL BAGI TANAMAN, UNSUR MAKRO DAN MIKRO
A. Definisi Unsur Esensial
Kurang dari
seperempat unsur yang ditemukan di dalam bumi telah diketahui manfaatnya yang
penting. Beberapa unsur tersebut telah diketahui peran biokimianya dalam
kehidupan. Tanpa unsur-unsur itu organisme hidup tak dapat bertahan hidup. Unsur-unsur ini disebut dengan unsur
esensial. Secara universal unsur esensial benda hidup adalah C, H, O (dari
udara dan air), N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Mn, Zn, Cu, Cl dan Mo. Unsur lainnya
yang esensial bagi tanaman tingkat tinggi adalah B, Co, Na, Rb, V, Si, Se dan
Al.
Jadi secara
keseluruhan terdapat enam belas unsur yang diakui sebagai unsur esensial,
sedangkan enam atau tujuh termasuk unsur
nutrisi fungsional. Nutrisi fungsional adalah unsur yang tidak mempunyai
lima kriteria esensial yang dikemukakan oleh Graham (1975). Beberapa unsur
lainnya yang ditemukan dalam jaringan tanaman tetapi tidak diketahui fungsinya
dan tidak menampakkan dalam jumlah yang mengakibatkan kematian. Oleh karena itu
tidak semua unsur yang ditambahkan dalam jaringan tanaman dalam jumlah besar
masih esensial.
B. Kriteria Esensial
Arnon pada
tahun 1950 mengajukan kriteria esensial. Kriteria unsur esensial yang beliau
kemukakan adalah sebagai berikut:
-
Apabila unsur diambil dari media tanaman, maka tanaman
tidak dapat melengkapi pertumbuhan vegetatif dan siklus hidupnya
-
Apabila fungsi spesifik biokimianya tidak dapat diganti
oleh unsur lainnya
-
Apabila unsur tersebut merupakan komponen yang
diperlukan dalam pembentukan metabolit esensial
Kriteria di atas diperjelas oleh Graham (1975). Secara terinci
kriterianya adalah sebagai berikut:
-
Apabila unsur dibuang, pertumbuhan tanaman terhambat
-
Apabila unsur disuplai
kembali, pertumbuhan kembali proporsional dengan jumlah unsur yang
disuplai tersebut
-
Apabila pertumbuhan sangat terhambat, karakteristik
gejala defisiensi (kekahatan) tampak
-
Tidak adanya suplai nutrisi, mengakibatkan siklus
hidupnya tidak sempurna
-
Fungsi biokimianya secara spasifik pada unsur tersebut
harus ada dan fungsinya tidak dapat digantikan oleh unsur lainnya
Fungsi umum unsur esensial di dalam tanaman:
1.
Komponen penyusun protoplasma dan dinding sel.
C, H, O, N, S
dan P semuanya sangat penting dalam komponen permanen protoplasma dan dinding
sel. C, H, O semuanya merupakan bagian tubuh tanaman. N penting sebagai unsur
penyusun protein dan asam nukleat, S unsur penyusun protein, P unsur penyusun
protein dan asam nukleat, Mg penting sebagai penyusun klorofil, Ca penyusun
dinding sel dalam bentuk kalsium pektat.
2.
Berpengaruh terhadap tekanan osmotik tanaman.
Tekanan
osmotik dan osmotik-osmotik lain yang berhubungan dengan sel tanaman diatur
oleh adanya bahan organik dan garam mineral yang melarut di dalam cairan sel.
3.
Fungsi katalitik.
Beberapa
unsur seperti Fe, Cu, Zn, Mn, Mo dan Cl dan seterusnya semuanya diperlukan
dalam sejumlah proses katalitik untuk aktif dalam berbagai reaksi enzimatik di
dalam sel. Unsur-unsur tersebut mungkin menjadi bagian kelompok prostetik enzim
atau koenzim, atau dapat bertindak sebagai aktivator reaksi.
4.
Fungsi antagonistik dan keseimbangan.
Beberapa
unsur seperti Ca, Mg, K, berinteraksi dengan efek racun dari unsur mineral yang
lain dengan cara mengatur keseimbangan ion.
C. Unsur Makro dan Mikro
Berdasarkan
jumlah kebutuhan tanaman, unsur esensial diklasifikasikan dalam dua kelompok
besar yaitu makro (N, P, K, S, Ca, Mg) dan mikro (Fe, B, Mn, Zn, Cu, Mo).
Sementara itu sebagian besar peneliti mengkatagorikan dalam tiga kelas
(Sillanppaa, 1972) yaitu:
-
Unsur hara primer atau major nutrient (N, P dan K),
karena diperlukan relatif dalam jumlah besar (sering diekspresikan dari proses
bobot kering) dan secara beraturan diberikan ke dalam tanah melalui pemupukan
-
Unsur hara sekunder (Ca, Mg, S), karena relatif
banyak terdapat di dalam tanah dan tanaman dalam pemupukan sebagai unsur
pengering atau secara terpisah sebagai soil amandement atau sebagai
kapur dan gipsum
-
Trace elements atau minor elements atau micro
elements atau micro nutrients. Unsur-unsur ini, baik di dalam tanah
maupun tanaman jumlahnya sedikit, misalnya : Fe, B, Mn, Zn, Cu, Mo.
Kandungan unsur baik di tanah, laut, udara, dan tanaman yang terbanyak
adalah oksigen. Hal ini menyadarkan kita akan pentingnya arti oksigen dalam
kehidupan makhluk hidup ini. Khususnya pada tanaman, lebih dati 90% dari bobot
bahan keringnya terdiri dari 3 macam, yaitu, C, H, O, yang ketiganya tergabung
di dalam karbohidrat. Hal ini berarti bahwa bobot kering tanaman sebagian besar
ditentukan oleh bobot dinding selnya, yang mana dinding sel sebagian besarnya
tersusun dari selulosa.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar