Peran Fosfor

Fungsi penting fosfor dalamm tanaman adalah sebagai pengedar atau pembawa energi dan penyimpan energi untuk seluruh proses pertumbuhan dan produksi tanaman. Peran tersebut tidak dapat digantikan oleh unsur lain. Fosfor berperan penting dalam proses pemindahan ion, kerja osmotik, reaksi fotosintesis, glikolisis, metabolisme asam amino, lemak, belerang, oksidasi biologis, dan sejumlah reaksi lainnya.

Bentuk utama senyawa fosfor pengedar energi adalah ADP dan ATP yang berada dalam bentuk ikatan pirofosfat yang berenergi tinggi. ADP mempunyai dua ikatan pirofosfat diantara ketiga fosfatnya, sehingga kandungan energinya lebih banyak. Proses pemberian fosfat berenergi tinggi kepada molekul lain yang membutuhkan disebut proses fosforilasi. Proses ini diperlukan sebagai suatu mekanisme untuk memasok energi yang diperlukan untuk sintesis sukrosa, protein, dan pati, hidrolisis pati, glikolisis, dan fotosintesis.

Senyawa hasil fotosintesis disimpan dalam bentuk senyawa berenergi tinggi yang kemudian dibebaskan dengan membentuk ATP yang diperlukan untuk pertumbuhan tanaman dan reproduksi ATP juga sebagai penerima awal cahaya setelah diserap oleh suatu pigmen, terutama klorofil. Fosfor juga merupakan bahan penyusun nukleotida piridin yang bertindak sebagai pembawa electron atau hydrogen dalam reaksi oksidasi dan reduksi pada proses respirasi, fermentasi, dan fotosintesis.

Fosfor terlibat langsung dalam proses traspor ion maupun sukrosa melalui ATP. Penerobosan ion melalui memberan sel (serapan aktif) oleh zat pemvawa atau carrier membutuhkan energi yaitu ikatan fosfat yang terkandung dalam ATP. Zat pembawa (carrier) akan melepaskan ion dan fosfat di dalam sel, selanjutnya carrier akan menjalani fosforilasi embali oleh ATP, dan siap membawa ion lain lagi.

Pasokan ATP untuk transport ion terutama berasal dari respirasi karbohidrat. Penurunan respirasi akibat penurunan temperatur atau akibat kekurangan unsur hara akan mengurangi pasokan ATP, sehingga kemampuan untuk transport ion juga menyusut. Sebagai aktivator enzim, fosfor mengatur proses enzimatik. Misal dalam sintesa amylase merupakan enzim fosforilase glukosan.

Read More

Peran Nitrogen

Nitrogen merupakan bagian pokok dari tanaman hidup. Nitrogen sebagai satuan fundamental dalam protein, asam nukleat, klorofil, dan senyawa organik lainnya. Protein merupakan penyusun utama protoplasma. Fungsinya sebagai bagian vital berbagai enzim merupakan petunjuk kepentingan sentralnya dalam seluruh proses           metabolisme dalam tanaman.

            Ditinjau dalam segi fisiologis, nitrogen mempunyai peranan antara lain dalam:

       a.      Reduksi Metabolik Nitrat

Nitrogen diserap tanaman dari dalam tanah dalam bentuk ion nitrat dan ammonium. Nitrat diserap akar tanaman akibat proses transpirasi menuju ke bagian daun, sehingga asimilasi nitrat pada tanaman tingkat tinggi umumnya terjadi di bagian daun, walaupun asimilasi juga terjadi di bagian lain tanaman seperti pada akar tanaman. Setelah diserap tanaman, di dalam akar nitrat (NO3-) direduksi menjadi nitrit (NO2-), dan selanjutnya di daun nitrit diubah menjadi ammonia (NH3).

      b.      Asimilasi Amonia

Amonia dihasilkan dalam sel tanaman melalui fotorespirasi dan siklus oksidasi karbon, atau juga dari proses degradsi metabolic dari cadangan protein selama berlangsungnya perkecambahan biji-biji tertentu. Asimilasi amonia terjadi dengan cepat. Asimilasi amonia pada sebagian besar tanaman menjadi asam glutamate (glutamic acid) yang berfungsi sebagai bahan dasar biosintesis asam amino dan asam-asam nukleat. Langkah pertama dalam proses biosintesis adalah terjadinya reaksi transaminasi yang diaktifkan oleh enzim transaminase yang menghasilkan bentuk asam amino baru (asam aspartat) dan asam keto. Asam aspartate selanjutnya diubah menjadi aspargin yang merupakan suatu amida yang bersama-sama dengan sejumlah kecil asam amino sebagai bentuk nitrogen yang akan ditranslokasikan dari phloem ke bagian jaringan tanaman lainnya.

Kekurangan unsur hara nitrogen dalam tanaman dapat menyebabkan terhambatnya pembelahan sel, sebagai akibatnya pertumbuhan tanaman juga terhambat. Apabila pasokan nitrogen mencukupi, daun tanaman akan tumbuh besar dan memperluas permukaan daun yang tersedia untuk proses fotosintesis. Pasokan nitrogen yang tinggi mempercepat perubahan karbohidrat menjadi protein dan kemudian diubah menjadi protoplasma. Sedangkan sebagian kecil digunakan untuk menyusun bahan dinding sel, terutama karbohidrat bebas nitrogen seperti kalsium pekat, selulosa, dan lignin berkadar nitrogen rendah.

Pengaruh nitrogen lebih dalam meningkatkan bagian protoplasma dibandingkan bagian bahan dinding sel, yang mengakibatkan peningkatan ukuran sel, sehingga daun dan batang tanaman menjadi lebih sukulen dan lunak (kurang keras). Di samping itu juga meningkatkan bagian air sebagai akibat meningkatnya kandungan air dalam protoplasma dan mengurangi bagian kalsium karena penambahan kalsium tidak sebanding lagi dengan penambahan bagian lain dari bahan dinding sel.

Kahat atau kekurangan senyawa protein (kelebihan karbohidrat) menyebabkan peningkatan nisbah C/N, dan meningkatkan kandungan selulosa dan lignin. Akibatnya memberan sel menebal dan meningkatkan jaringan-jaringan berlignin, sehingga terjadi pematangan lebih awal. Umumnya ditunjukkan dengan profil tanaman yang tampak kecil, kering, tidak sukulen, keras, dan sudut daun terhadap batang sangat runcing.

Nitrogen memegang peranan penting sebagai penyusun klorofil, yang menjadikan daun berwarna hijau. Warna daun merupakan petunjuk tinggi rendahnya kadar nitrogen dalam tanaman. Kandungan nitrogen yang tinggi menjadikan warna daun lebih hijau dan mampu bertahan lebih lama, sehingga untuk sejumlah tanaman menyebabkan keterlambatan pematangan (fase vegetative lebih lama sehingga memperlambat fase reproduksi), dan mempengaruhi produksi tanaman. Tanaman yang kahat nitrogen memperlihatkan warna daun kuning pucat sampai hijau kemerahan akibat kekurangan zat hijau daun (klorofil), sedangkan apabila kelebihan nitrogen, warna daun menjadi hijau kelam.

Di dalam tanaman nitrogen bersifat mobile, sehingga jika pasokan nitrogen dari dalam tanah kurang, maka jaringan tanaman yang masih aktif tumbuh akan mengambil nitrogen dari jaringan tua, akibatnya gejala kahat nitrogen (klorosis) yang pertama Nampak adalah pada daun-daun tua (bawah).

Read More

Unsur Hara Esensial

Menurut Arnon dan stout (1993) bahwa unsur hara dikatakan esensial (essential) apabila memenuhi 3 kriteria sebagai berikut:

      1)      Apabila kekurangan unsur hara tersebut menyebabkan anaman tidak dapat melangsungkan daur hidupnya, maka unsur tersebut dikatakan unsur esensial.

     2)    Apabila tanaman menunjukkan gejala kahat suatu unsur hara, kemudian dipasok dengan unsur hara tersebut sehingga menyebabkan gejala kahat dapat diperbaiki, maka unsur tersebut dikatakan sebagai unsur esensial.

     3)      Apabila unsur tersebut terlibat langsung dalam proses metabolism tanaman, sehingga peran khususnya tidak digantikan oleh unsur lainnya.

Berdasarkan kriteria tersebut, maka terdapat 19 unsur esensial untuk tanaman tingkat tinggi, yaitu: C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Mn, Zn, Cu, Mo, B, Cl, Na, Si, dan Co. Namun pada kenyataannya unsur Na, Si,dan Co, bukan merupakan unsur esensial untuk seluruh tanaman tingkat tinggi (karena Na hanya merupakan unsur esensial pada tanaman tertentu yaitu Chenopodiaceae). Silikat (Si) hanya esensial pada tanaman padi, sehingga yang termasuk unsur esensial hanya 6 unsur saja, yaitu selain 3 unsur tersebut.

Jenis dan jumlah unsurhara yang dibutuhkan oleh setiap tanaman adalah berbeda. Unsur hara yang dibutuhkan tanaman dalam jumlah banyak disebut unsur hara makro, yang termasuk di dalamnya adalah : C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, dan S. Namun karena unsur C, H, dan O, banyak dan mudah diperoleh tanaman dalam bentuk H₂O (air), dan CO₂ (karbon dioksida), serta O₂ (oksigen) di alam, maka ketiga unsur tersebut tidak dimasukkan dalam unsur pupuk, sehingga sering disebut sebagai unsur hara makro yang berkaitan dengan pemupukan adalah N, P, K, Ca, Mg, dan S.

Unsur-unsur N, P, K, disebut juga sebagai unsur hara makro primer, karena dibutuhkan tanaman dalam jumlah banyak, namun ketersediannya di dalam tanah pada umumnya sedikit, sedangkan unsur-unsur Ca, Mg, dan S, sering juga disebut sebagai unsur hara makro sekunder, karena meskipun dibutuhkan dalam jumlah yang banyak, namun tidak sebanyak unsur hara makro primer dan pada umumnya ketersediaan di dalam tanah mencukupi. Unsur hara yang dibutuhkan tanaman dalam jumlah sedikit disebut unsur hara mikro, yang termasuk di dalmnya adalah: Fe, Mn, Zn, Cu, Mo, B, dan Cl. Diantara unsur hara mikro, dibedakan dalam unsur hara mikro logam (Fe, Mn, Zn, dan Cu), dan unsur hara mikro non logam (Mo, B, dan Cl) yang masing-masing kelompok tersebut sifat kelarutannya di dalam tanah maupun bentuk ion yang diserap tanaman berbeda.

Keterkaitan antara jumlah dan jenis unsur hara dalam proses-proses fisiologis tanaman sulit dilakukan, sehingga konsep pengelompokan unsur hara berdasarkan jumlah kebutuhan sulit dipertahankan. Oleh karena itu muncul konsep keesensialan unsur hara tanaman. Konsep tersebut berpendapat bahwa arti penting suatu unsur hara bagi tanaman tidak berdasarkan pada jumlah kebutuhannya, tetapi lebih pada perannya dalam menunjang proses fisiologis tanaman. Konsep ini mengusulkan penggunaan istilah unsur hara esensial (atau unsur hara fungsional atau metabolisme)  dan unsur hara non esensial.

Tanaman kadang-kadang mengandung unsur Na dan Cl, dalam jumlah yang lebih tinggi dibandingkan unsur hara makro. Hal ini menunjukkan bahwa meskipun Na bukan merupakan unsur hara esensial dan Cl merupakan unsur mikro, namun karena unsur-unsur tersebut banyak terdapat dalam tanaman maka penyerapan oleh akar tanaman juga tinggi.

Kadang-kadang tanaman juga mengandung silikat (Si) dan aluminium dalam jumlah yang cukup tinggi, padahal unsur tersebut tidak termasuk dalam unsur hara esensial, sehingga unsur tersebut absorbs oleh tanaman bukan karena dibutuhkan tanaman (esensial) tetapi semata-mata karena tersedia di dalam tanah. Hasil analisis jaringan tanaman menunjukkan bahwa terdapat lebih dari 50 unsur yang diserap oleh tanaman, meskipun sebagian besar di antaranya tidak di butuhkan oleh tanaman (Anonim, 1991).

Karbon, hydrogen dan oksigen yang dikandung tanaman diperoleh dari karbon dioksida (CO₂), oksigen (O₂) dan air (H₂O) dari atmosfer maupun dari larutan tanah. Ketiga unsur tersebut disintesis di daun menjadi karbohidrat sederhana melalui proses fotosintesis. Karbohidrat yang dihasilkan merupakan bahan dasar untuk pembuatan asam-asam amino, protein, dan protoplasma dengan melibatkan unsur hara lainnya.

Read More