nutrisi tanaman adalah serangkaian proses kimia dimana tanaman nutrisi diekstrak dari tanah yang mendukung pertumbuhan dan perkembangan organ. Ini juga membuat referensi khusus untuk jenis nutrisi mineral yang dibutuhkan tanaman dan gejala kekurangannya.
Studi tentang nutrisi tanaman sangat penting bagi mereka yang bertanggung jawab atas perawatan dan pemeliharaan tanaman untuk kepentingan pertanian, karena secara langsung berkaitan dengan ukuran hasil dan produksi.
Ladang yang ditanami jagung (Sumber: pixabay.com/)
Karena penanaman sayuran yang berkepanjangan menyebabkan erosi dan pemiskinan mineral di tanah, kemajuan besar dalam industri pertanian terkait dengan pengembangan pupuk, yang komposisinya dirancang dengan cermat sesuai dengan kebutuhan nutrisi kultivar yang diminati.
Rancangan pupuk ini tidak diragukan lagi membutuhkan pengetahuan yang luas tentang fisiologi dan nutrisi tanaman, karena seperti dalam sistem biologis mana pun, ada batas atas dan batas bawah di mana tanaman tidak dapat berfungsi dengan baik, baik karena kekurangan atau kelebihan beberapa unsur.
Indeks artikel
Bagaimana tanaman diberi nutrisi?
Akar memainkan peran mendasar dalam nutrisi tanaman. Nutrisi mineral diambil dari “larutan tanah” dan diangkut baik melalui rute sederhana (intraseluler) atau apoplastik (ekstraseluler) ke ikatan pembuluh. Mereka dimuat ke xilem dan diangkut ke batang, di mana mereka memenuhi berbagai fungsi biologis.
Akar chicory
Penyerapan nutrisi dari tanah melalui syplast di akar dan transportasi selanjutnya ke xilem oleh jalur apoplastik adalah proses yang berbeda, dimediasi oleh faktor yang berbeda.
Siklus hara dianggap mengatur pengambilan ion ke dalam xilem, sedangkan masuknya ke akar simpatik mungkin tergantung pada suhu atau konsentrasi ion eksternal.
Transpor zat terlarut ke xilem umumnya terjadi dengan difusi pasif atau transpor pasif ion melalui saluran ion, berkat gaya yang dihasilkan oleh pompa proton (ATPase) yang diekspresikan dalam sel paratrakeal parenkim.
Di sisi lain, transportasi ke apoplas didorong oleh perbedaan tekanan hidrostatik dari daun transpiring.
Banyak tanaman menggunakan hubungan mutualistik untuk mencari makan sendiri, baik untuk menyerap bentuk ionik lain dari mineral (seperti bakteri pengikat nitrogen), untuk meningkatkan kapasitas penyerapan akar mereka, atau untuk mendapatkan ketersediaan unsur-unsur tertentu yang lebih besar (seperti mikoriza ). .
Unsur penting
Tanaman memiliki kebutuhan yang berbeda untuk setiap nutrisi, karena tidak semua digunakan dalam proporsi yang sama atau untuk tujuan yang sama.
Unsur esensial adalah unsur yang merupakan bagian penyusun struktur atau metabolisme tumbuhan, dan ketidakhadirannya menyebabkan kelainan parah dalam pertumbuhan, perkembangan, atau reproduksinya.
Secara umum, semua unsur berfungsi dalam struktur sel, metabolisme, dan osmoregulasi. Klasifikasi unsur hara makro dan mikro berkaitan dengan kelimpahan relatif unsur-unsur ini dalam jaringan tanaman.
Makronutrien
Di antara unsur hara makro adalah nitrogen (N), kalium (K), kalsium (Ca), magnesium (Mg), fosfor (P), belerang (S) dan silikon (Si). Meskipun unsur penting berpartisipasi dalam banyak peristiwa seluler yang berbeda, beberapa fungsi spesifik dapat ditunjukkan:
Nitrogen
Ini adalah unsur mineral yang dibutuhkan tanaman dalam jumlah yang lebih besar dan biasanya merupakan unsur pembatas di banyak tanah, itulah sebabnya pupuk umumnya memiliki nitrogen dalam komposisinya. Nitrogen adalah unsur yang bergerak dan merupakan bagian penting dari dinding sel, asam amino, protein, dan asam nukleat.
Meskipun kandungan nitrogen atmosfer sangat tinggi, hanya tanaman dari keluarga Fabaceae yang mampu menggunakan nitrogen molekuler sebagai sumber utama nitrogen. Bentuk yang dapat diasimilasi oleh sisanya adalah nitrat.
Kalium
Mineral ini diperoleh pada tumbuhan dalam bentuk kationik monovalennya (K +) dan berpartisipasi dalam regulasi potensi osmotik sel, serta sebagai aktivator enzim yang terlibat dalam respirasi dan fotosintesis .
Kalsium
Hal ini umumnya ditemukan sebagai ion divalen (Ca2 +) dan sangat penting untuk sintesis dinding sel, terutama pembentukan lamela tengah yang memisahkan sel selama pembelahan. Ini juga berpartisipasi dalam pembentukan gelendong mitosis dan diperlukan untuk berfungsinya membran sel.
Ini memainkan peran penting sebagai utusan sekunder dalam berbagai jalur respon tanaman baik melalui sinyal hormonal dan lingkungan.
Ini dapat mengikat calmodulin dan kompleks mengatur enzim seperti kinase, fosfatase, protein sitoskeletal, protein pensinyalan, antara lain.
Magnesium
Magnesium terlibat dalam aktivasi banyak enzim dalam fotosintesis , respirasi, dan sintesis DNA dan RNA . Selain itu, itu adalah bagian struktural dari molekul klorofil.
Cocok
Fosfat sangat penting untuk pembentukan intermediet gula-fosfat respirasi dan fotosintesis, selain menjadi bagian dari kelompok kutub kepala fosfolipid. ATP dan nukleotida terkait memiliki fosfor, serta struktur asam nukleat.
Sulfur
Rantai samping asam amino sistein dan metionin mengandung belerang. Mineral ini juga merupakan konstituen penting dari banyak koenzim dan vitamin seperti koenzim A, S-adenosilmetionin, biotin, vitamin B1 dan asam pantotenat, penting untuk metabolisme tanaman.
silikon
Terlepas dari kenyataan bahwa hanya persyaratan khusus untuk mineral ini yang telah ditunjukkan dalam keluarga Equisoceae, ada bukti bahwa akumulasi mineral ini dalam jaringan beberapa spesies berkontribusi pada pertumbuhan, kesuburan, dan ketahanan terhadap stres .
Bibit (Sumber: pixabay.com/)
Mikronutrien
Unsur hara mikro tersebut adalah klorin (Cl), besi (Fe), boron (B), mangan (Mn), natrium (Na), seng (Zn), tembaga (Cu), nikel (Ni) dan molibdenum (Mo). Seperti halnya unsur hara makro, unsur hara mikro memiliki fungsi penting dalam metabolisme tanaman, yaitu:
Klorin
Klorin ditemukan pada tumbuhan sebagai bentuk anionik (Cl-). Hal ini diperlukan untuk reaksi fotolisis air yang terjadi selama respirasi; berpartisipasi dalam proses fotosintesis dan dalam sintesis DNA dan RNA. Ini juga merupakan komponen struktural dari cincin molekul klorofil.
Besi
Besi merupakan kofaktor penting untuk berbagai macam enzim. Peran dasarnya melibatkan pengangkutan elektron dalam reaksi reduksi oksida, karena dapat dengan mudah dioksidasi secara reversibel dari Fe2 + ke Fe3 +.
Peran utamanya mungkin sebagai bagian dari sitokrom, penting untuk pengangkutan energi cahaya dalam reaksi fotosintesis.
boron
Fungsi pastinya belum ditentukan, namun bukti menunjukkan bahwa itu penting dalam pemanjangan sel, sintesis asam nukleat, dalam respons hormonal, fungsi membran dan dalam regulasi siklus sel.
mangan
Mangan ditemukan sebagai kation divalen (Mg2 +). Ini berpartisipasi dalam aktivasi banyak enzim dalam sel tumbuhan , khususnya dekarboksilase dan dehidrogenase yang terlibat dalam siklus asam trikarboksilat atau siklus Krebs. Fungsinya yang paling terkenal adalah dalam produksi oksigen dari air selama fotosintesis.
Sodium
Ion ini dibutuhkan oleh banyak tanaman dengan metabolisme C4 dan asam crassulaceous (CAM) untuk fiksasi karbon. Hal ini juga penting untuk regenerasi fosfoenolpiruvat, substrat karboksilasi pertama dalam rute yang disebutkan di atas.
Seng
Sejumlah besar enzim membutuhkan seng untuk berfungsi, dan beberapa tanaman membutuhkannya untuk biosintesis klorofil. Enzim metabolisme nitrogen, transfer energi dan jalur biosintetik protein lain membutuhkan seng untuk fungsinya. Ini juga merupakan bagian struktural dari banyak faktor transkripsi yang penting secara genetik.
Tembaga
Tembaga dikaitkan dengan banyak enzim yang berpartisipasi dalam reaksi oksidasi-reduksi, karena dapat dioksidasi secara reversibel dari Cu + menjadi Cu2 +. Contoh dari enzim ini adalah plastocyanin, yang bertanggung jawab untuk transfer elektron selama reaksi terang fotosintesis.
Nikel
Tanaman tidak memiliki persyaratan khusus untuk mineral ini, namun, banyak mikroorganisme pengikat nitrogen yang memelihara hubungan simbiosis dengan tanaman membutuhkan nikel untuk enzim yang memproses molekul gas hidrogen selama fiksasi.
molibdenum
Nitrat reduktase dan nitrogenase adalah di antara banyak enzim yang membutuhkan molibdenum untuk fungsinya. Nitrat reduktase mengkatalisis reduksi nitrat menjadi nitrit selama asimilasi nitrogen pada tanaman, dan nitrogenase mengubah gas nitrogen menjadi amonium dalam mikroorganisme pengikat nitrogen.
Diagnosis kekurangan
Perubahan nutrisi pada sayuran dapat didiagnosis dengan beberapa cara, di antaranya analisis daun adalah salah satu metode yang paling efektif.
Klorosis internal di Liquidambar styraciflua (Jim Conrad [Domain publik], melalui Wikimedia Commons)
Klorosis atau menguning, munculnya bintik-bintik nekrotik berwarna gelap dan pola distribusinya, serta adanya pigmen seperti antosianin, adalah bagian dari unsur yang perlu dipertimbangkan selama diagnosis defisiensi.
Penting untuk mempertimbangkan mobilitas relatif setiap barang, karena tidak semua barang diangkut dengan keteraturan yang sama. Dengan demikian, defisiensi unsur-unsur seperti K, N, P dan Mg dapat diamati pada daun dewasa, karena unsur-unsur ini ditranslokasikan ke jaringan dalam pembentukan.
Sebaliknya, daun muda akan kekurangan unsur-unsur seperti B, Fe dan Ca, yang relatif tidak bergerak di sebagian besar tanaman.
Referensi
- Azcon-Bieto, J., & Talón, M. (2008). Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan (Edisi ke-2). Madrid: McGraw-Hill Interamericana dari Spanyol.
- Barker, A., & Pilbeam, D. (2015). Buku pegangan nutrisi tanaman (edisi ke-2).
- Sattelmacher, B. (2001). Apoplas dan signifikansinya untuk nutrisi mineral tanaman. Ahli Fitologi Baru , 149 (2), 167-192.
- Taiz, L., & Zeiger, E. (2010). Fisiologi Tumbuhan (edisi ke-5). Sunderland, Massachusetts: Sinauer Associates Inc.
- Putih, PJ, & Coklat, PH (2010). Nutrisi tanaman untuk pembangunan berkelanjutan dan kesehatan global. Sejarah Botani , 105 (7), 1073–1080.