MAKALAH
EKOLOGI TANAMAN
Oleh :
Dewi
Santari
13.01.04.0.005-01
PROGRAM STUDY AGROTEKNOLOGI
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SAMAWA (UNSA)
SUMBAWA BESAR
TAHUN 2014
KATA
PENGANTAR
Alhamdulillah, puji syukur penulis panjatkan atas
kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayahNya sehingga penulis dapat
menyelesaikan makalah ini dengan
sebaik-baiknya.
Adapun
tujuan dari mkalah ini adalah diajukan sebagai tugas Ekologi Tumbuhan.
Penulis sangat berterima kasih
kepada Dosen yang telah banyak memberikan arahan dan bimbingan kepada penulis
serta kepada teman-teman yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan
makalah ini.
Penulis
menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu,
kritik dan saran kepada setiap pembaca demi penyempurnaan makalah selanjutnya.
sumbawa, Juli
2014
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
KATA
PENGANTAR............................................................................................... i
DAFTAR
ISI............................................................................................................. ii
BAB
I PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang........................................................................................ 1
1.2.
Tujuan...................................................................................................... 3
BAB
II PEMBAHASAN
2.1.
Fotosintesis.............................................................................................. 4
2.2. Faktor Abiotik Terhadap
Tertumbuhan Tanaman................................... 7
2.3. Faktor Pembatas Pertumbuhan
Tanaman............................................ 11
BAB
III PENUTUP
3.1. Kesimpulan............................................................................................ 20
3.2. Saran .................................................................................................... 21
DAFTAR
PUSTAKA
BAB
I
PENDAHULUAN
1.1 Latar
Belakang
Fotosintesis adalah suatu proses biokimia pembentukan zat makanan atau energi yaitu glukosa yang
dilakukan tumbuhan,
alga, dan beberapa jenis bakteri dengan menggunakan zat hara,
karbondioksida, dan air serta dibutuhkan bantuan energi cahaya matahari.
Fotosintesis juga berjasa menghasilkan sebagian besar oksigen yang terdapat
di atmosfer bumi. Organisme yang menghasilkan energi melalui fotosintesis (photos
berarti cahaya) disebut sebagai fototrof. Fotosintesis merupakan salah satu
cara asimilasi karbon karena dalam fotosintesis karbon bebas dari CO2 diikat
(difiksasi) menjadi gula sebagai molekul penyimpan energi. Cara lain yang
ditempuh organisme untuk mengasimilasi karbon adalah melalui kemosintesis, yang dilakukan
oleh sejumlah bakteri belerang.
Proses fotosintesis tidak dapat berlangsung pada setiap sel, tetapi hanya
pada sel yang mengandung pigmen fotosintetik. Sel yang tidak mempunyai pigmen
fotosintetik ini tidak mampu melakukan proses fotosintesis. Pada percobaan Jan
Ingenhousz, dapat
diketahui bahwa intensitas cahaya memengaruhi laju fotosintesis pada tumbuhan. Hal ini dapat terjadi karena perbedaan energi yang dihasilkan oleh setiap spektrum cahaya. Di samping adanya perbedaan energi tersebut, faktor lain yang menjadi
pembeda adalah kemampuan daun dalam menyerap
berbagai spektrum cahaya yang berbeda tersebut. Perbedaan kemampuan daun dalam
menyerap berbagai spektrum cahaya tersebut disebabkan adanya perbedaan jenis pigmen yang terkandung pada jaringan daun.
Di dalam daun terdapat mesofil yang terdiri atas jaringan bunga karang dan jaringan pagar.
Pada kedua jaringan ini, terdapat kloroplas yang mengandung pigmen hijau klorofil. Pigmen ini
merupakan salah satu dari pigmen fotosintesis yang berperan penting dalam menyerap energi matahari.
Kloroplas
Hasil mikroskop elektron dari kloroplas
Di dalam kloroplas terdapat pigmen klorofil yang berperan dalam proses fotosintesis. Kloroplas mempunyai bentuk seperti cakram
dengan ruang yang disebut stroma. Stroma ini dibungkus oleh dua lapisan membran
Membran stroma ini disebut tilakoid, yang didalamnya terdapat ruang-ruang antar membran yang
disebut lokuli. Di dalam stroma juga terdapat lamela-lamela yang bertumpuk-tumpuk
membentuk grana (kumpulan granum). Granum sendiri terdiri atas membran tilakoid yang
merupakan tempat terjadinya reaksi terang dan ruang tilakoid yang merupakan
ruang di antara membran tilakoid. Bila sebuah granum disayat maka akan dijumpai
beberapa komponen seperti protein, klorofil a, klorofil b, karetonoid, dan lipid. Secara
keseluruhan, stroma berisi protein, enzim, DNA, RNA, gula fosfat, ribosom, vitamin-vitamin, dan
juga ion-ion logam seperti mangan (Mn), besi (Fe), maupun perak (Cu).
Pigmen fotosintetik terdapat pada membran tilakoid. Sedangkan, pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid
dengan produk akhir berupa glukosa yang dibentuk
di dalam stroma. Klorofil sendiri sebenarnya hanya merupakan sebagian dari
perangkat dalam fotosintesis yang dikenal sebagai fotosistem.
Suatu keadaan yang melampaui batas-batas toleransi disebut keadaan yang
membatasi atau faktor pembatas. Faktor pembatas dapat mencapai nilai ekstrim
maksimum maupun minimum dengan ukuran kritis. Faktor pembatas bervariasi dan
berbeda untuk setiap tumbuhan maupun hewan dengan nilai ekstrim tertentu,
sehingga terjadilah pengelompokan dan perkembangan serta penyebaran organisme
tersebut.
Secara garis
besar, tanaman atau tumbuhan memerlukan 2 (dua) jenis unsur hara untuk menunjang
pertumbuhan dan perkembangan yang optimal. Dua jenis unsur hara tersebut
disebut Unsur Hara Makro dan Unsur Hara Mikro. Kedua jenis unsur ini
sudah terkandung dalam SOT HCS dengan jumlah yang seimbang.
1.2 Tujuan
Agar
mahasiswa dapat memahami dan mengetahui tentang fotosintesis. faktor pembatas
pada pertumbuhan tanaman.
BAB
II
PEMBAHASAN
2.1 Fotosintesis
2.1.1 Reaksi
Terang
Reaksi terang
adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2. Reaksi ini memerlukan molekul air dan cahaya matahari. Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena.
Reaksi terang
melibatkan dua fotosistem yang saling bekerja sama, yaitu fotosistem I dan II.
Fotosistem I (PS I) berisi pusat reaksi P700, yang berarti bahwa fotosistem ini
optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 700 nm, sedangkan fotosistem II
(PS II) berisi pusat reaksi P680 dan optimal menyerap cahaya pada panjang
gelombang 680 nm.
Mekanisme
reaksi terang diawali dengan tahap dimana fotosistem II menyerap cahaya
matahari sehingga elektron klorofil pada PS II tereksitasi dan menyebabkan
muatan menjadi tidak stabil. Untuk menstabilkan kembali, PS II akan mengambil
elektron dari molekul H2O yang ada disekitarnya. Molekul air akan dipecahkan oleh ion mangan (Mn) yang
bertindak sebagai enzim. Hal ini akan mengakibatkan pelepasan H+ di lumen
tilakoid. Dengan menggunakan elektron dari air, selanjutnya PS II akan
mereduksi plastokuinon (PQ) membentuk PQH2. Plastokuinon merupakan
molekul kuinon yang terdapat pada membran lipid bilayer tilakoid. Plastokuinon
ini akan mengirimkan elektron dari PS II ke suatu pompa H+ yang
disebut sitokrom b6-f kompleks. Reaksi keseluruhan yang terjadi di
PS II adalah:
2H2O + 4 foton + 2PQ + 4H-
→ 4H+ + O2 + 2PQH2.
Sitokrom b6-f
kompleks berfungsi untuk membawa elektron dari PS II ke PS I dengan
mengoksidasi PQH2 dan mereduksi protein kecil yang sangat mudah
bergerak dan mengandung tembaga, yang dinamakan plastosianin (PC). Kejadian ini
juga menyebabkan terjadinya pompa H+ dari stroma ke membran
tilakoid. Reaksi yang terjadi pada sitokrom b6-f kompleks adalah: 2PQH2 + 4PC(Cu2+) → 2PQ + 4PC(Cu+)
+ 4 H+ (lumen).
Elektron dari sitokrom b6-f
kompleks akan diterima oleh fotosistem I. Fotosistem ini menyerap energi cahaya
terpisah dari PS II, tapi mengandung kompleks inti terpisahkan, yang menerima
elektron yang berasal dari H2O melalui kompleks inti PS II lebih
dahulu. Sebagai sistem yang bergantung pada cahaya, PS I berfungsi mengoksidasi
plastosianin tereduksi dan memindahkan elektron ke protein Fe-S larut yang
disebut feredoksin. Reaksi keseluruhan pada PS I adalah: Cahaya + 4PC(Cu+) + 4Fd(Fe3+) →
4PC(Cu2+) + 4Fd(Fe2+). Selanjutnya
elektron dari feredoksin digunakan dalam tahap akhir pengangkutan elektron
untuk mereduksi NADP+ dan membentuk NADPH. Reaksi ini dikatalisis
dalam stroma oleh enzim feredoksin-NADP+ reduktase. Reaksinya
adalah:
4Fd (Fe2+) + 2NADP+
+ 2H+ → 4Fd (Fe3+) + 2NADPH Ion H+
yang telah dipompa ke dalam membran tilakoid akan masuk ke dalam ATP sintase.
ATP sintase akan menggandengkan pembentukan ATP dengan pengangkutan elektron
dan H+ melintasi membran tilakoid. Masuknya H+ pada ATP
sintase akan membuat ATP sintase bekerja mengubah ADP dan fosfat anorganik (Pi)
menjadi ATP. Reaksi keseluruhan yang terjadi pada reaksi terang adalah sebagai
berikut:
Sinar + ADP + Pi + NADP+ +
2H2O → ATP + NADPH + 3H+ + O2.
2.1.2 Reaksi Gelap
Reaksi gelap pada tumbuhan dapat terjadi melalui dua jalur, yaitu siklus Calvin-Benson dan siklus
Hatch-Slack. Pada siklus Calvin-Benson tumbuhan mengubah senyawa ribulosa 1,5 bisfosfat menjadi senyawa dengan jumlah
atom karbon tiga yaitu senyawa 3-phosphogliserat. Oleh karena itulah tumbuhan
yang menjalankan reaksi gelap melalui jalur ini dinamakan tumbuhan C-3.
Penambatan CO2 sebagai sumber karbon pada tumbuhan ini dibantu oleh
enzim rubisco.
2.1.3 Tanaman
C3, C4, dan CH4
a.
Tanaman C3
Tanaman C3 adalah tanaman yang
mempunyai lintasan atau siklus PCR (Photosynthetic Carbon Reduction) atau
sering disebut siklus calvin yang dapat menghasilkan asam organik yang
mengandung 3 atom C dan jaringan yang terlibat dalam proses fotosintesis adalah
jaringan mesofil. Lintasan itu dimulai dari pengikatan CO2 dengan RBP dan
RuBP. Tanaman C3 adalah kelompok tumbuhan yang menghasilkan senyawa phospho
gliseric acid yang memiliki 3 atom C pada proses fiksasi CO2 oleh
ribolusa diphosphat.
Pada tanaman C3, enzim yang menyatukan
CO2 dengan RuBP (RuBP merupakan Substrat untuk pembentukan
karbohidrat dalam proses fotosintesis) dalam proses awal assimilasi, juga dapat
mengikat O2 pada saat yang bersamaan untuk proses fotorespirasi
( fotorespirasi adalah respirasi,proses pembongkaran karbohidrat untuk
menghasilkan energi dan hasil samping, yang terjadi pada siang hari) . Jika
konsentrasi CO2 di atmosfir ditingkatkan, hasil dari kompetisi
antara CO2 dan O2 akan lebih menguntungkan CO2,
sehingga fotorespirasi terhambat dan assimilasi akan bertambah besar.
b.
Tanaman C4
Tanaman C4 adalah kelompok tumbuhan yang melakukan
persiapan reaksi gelap fotosintesis melalui jalur 4 karbon / 4C (jalur hatch-
slack) sebelum memasuki siklus calvin, untuk meminimalkan keperluan
fotorespirasi. Tanaman C4 adalah tanaman dengan hasil pertama dalam
fotosintesis di mesofil berupa suatu molekul dengan 4 atom C.
Pada tanaman C4, CO2 diikat oleh PEP
(enzym pengikat CO2 pada tanaman C4) yang tidak dapat mengikat O2 sehingga tidak
terjadi kompetisi antara CO2 dan O2. Lokasi terjadinya assosiasi awal ini
adalah di sel-sel mesofil (sekelompok sel-sel yang mempunyai klorofil yang
terletak di bawah sel-sel epidermis daun). CO2 yang sudah terikat oleh PEP
kemudian ditransfer ke sel-sel "bundle sheath" (sekelompok sel-sel di
sekitar xylem dan phloem) dimana kemudian pengikatan dengan RuBP terjadi.
Karena tingginya konsentasi CO2 pada sel-sel bundle sheath ini, maka O2 tidak
mendapat kesempatan untuk bereaksi dengan RuBP, sehingga fotorespirasi sangat
kecil and G sangat rendah, PEP mempunyai daya ikat yang tinggi terhadap CO2,
sehingga reaksi fotosintesis terhadap CO2 di bawah 100 m mol m-2 s-1 sangat
tinggi. , laju assimilasi tanaman C4 hanya bertambah sedikit dengan
meningkatnya CO2.
c. Tanaman
CH4
Tanaman CAM adalah tanaman yang dapat berubah seperti
tanaman C3 pada saat pagi hari (suhu rendah) dan dapat berubah seperti tanaman
C4 pada siang hari dan malam hari. Tanaman CAM adalah tanaman yang membuka pada
malam hari dan menutup pada siang hari, memiliki laju fotosintesis yang rendah
bila dibandingkan dengan tanaman C3 dan C4. CAM, menutup stomata pada siang
hari, berlainan dengan jenis tumbuhan lain. Menutup stomata membantu tumbuhan
ini mengonversi air, tetapi menghalangi CO2 untuk masuk ke daun.
Pada malam hari, CO2 diambil dan disimpan dalam berbagai asam
organic. Sel mesofil menyimpan asam
organic yang disimpan dari malam hari hingga siang hari. Pada siang hari, saat
reaksi terang menyuplai ATP dan NADPH untuk siklus calvin, CO2 dilepas dari
asam organic yang telah dibuat dan digunakan untuk memproduksi gula pada
kloroplas.
Spesies CAM mengikat CO2
menjadi asam beratom C-4 dengan PEP karboksilase seperti spesies tumbuhan C4,
hanya bedanya terjadi pada malam hari pada saat stomata terbuka dan energi yang
diperlukannya diperoleh melalui proses glikolisis. Radiasi matahari menyebabkan
penutupan stomata dan penyinaran daun: energy cahaya ini digunakan untuk
menjalankan daur Calvin, yaitu dengan mengambil CO2 dari asam
beratom C-4 seperti pada reaksi di dalam sel-sel seludang ikatan pembuluh
spesies C4. Kloroplas tumbuhan CAM lebih mirip dengan kloroplas spesies C3.
Dalam kondisi kelembaban yang menguntungkan, banyak spesies CAM berubah fungsi
stomatanya dan karboksilasinya serupa dengan spesies C3.
2.2 Faktor
Abiotik Terhadap Pertumbuhan Tanaman
2.2.1
Cahaya
Cahaya merupakan faktor lingkungan
yang sangat penting sebagai sumber energi utama bagi ekosistem. Struktur dan
fungsi dari ekosistem utamanya sangat ditentukan oleh radiasi matahari yang
sampai di sistem ekologi tersebut, tetapi radiasi yang berlebihan dapat pula
menjadi faktor pembaas, menghancurkan sistem jaringan tertentu. Ada tiga aspek
penting yang perlu dibahas dari faktor cahaya ini, yang erat kaitannya dengan
sistem ekologi, yaitu:
a. Kualitas cahaya atau komposisi panjang gelombang.
b.
Intensitas
cahaya atau kandungan energi dari cahaya.
c. Lama penyinaran, seperti panjang hari atau jumlah jam
cahaya yang bersinar setiap hari.
Variasi dari ketiga parameter tadi
akan menentukan berbagai proses fisiologi dan morfologi dari tumbuhan. Memang
pada dasarnya pengaruh dari penyinaran sering berkaitan erat dengan
faktor-faktor lainnya seperti suhu dan suplai air, tetapi pengaruh yang khusus
sering merupakan pengendali yang sangat penting dalam lingkungannya. Kurangnya
cahaya bagi tanaman pada masa pertumbuhan vegetatif akan menyebabkan tanaman
mengalami etiolasi, batang akan tumbuh tinggu tetapi pucat dan lemah.
·
Intensitas Cahaya
Intensitas cahaya dalam suatu
ekosistem adalah bervariasi. Kanopi suatu vegetasi akan menahan dan
mengabsorpsi sejumlah cahaya sehingga ini akan menentukan jumlah cahaya yang
mampu menembus dan merupakan sejumlah energi yang dapat dimanfaatkan oleh
tumbuhan dasar. Stratifikasi vertikal dari suatu ekosistem, dengan demikian, merupakan
hasil dari total energi cahaya yang tersedia dan kondisi komunitas itu
sendiri.
Dalam ekosistem perairan intensitas
cahaya berkurang secara cepat ke arah yang semakin dalam. Air memantulkan dan
menyerap cahaya dengan efisiens sekali. Pada air yang bening dan tidak bergerak
50% cahaya mampu mencapai kedalaman lebih dari 15 meter. Bila air bergerak atau
keruh cahaya akan menembus kedalaman yang lebih dangkal lagi, situasi ini mampu
untuk menahan laju fotosintesis. Intensitas cahaya yang berlebihan dapat
berperan sebagai faktor pembatas. Cahaya yang kuat sekali dapat merusak ensima
akibat foto – oksidasi, ini mengganggu metabolisme organisme – organisme
terutama kemampuan dalam sintesis protein.
·
Lamanya Penyinaran
Lama penyinaran relatif antara siang
dan malam dalam 24 jam akan mempengaruhi fungsi dari tumbuhan secara luas.
Jawaban dari organisme hidup terhadap lamanya siang hari dikenal dengan
fotoperiodisma. Dalam tetumbuhan jawaban / respon ini meliputi perbungaan,
jatuhnya daun dan dormansi. Di daerah sepanjang khatulistiwa lamanya siang hari
atau fotoperioda akan konstan sepanjang tahun, sekitar 12 jam. Di daerah
temperata / bermusim panjang hari lebih dari 12 jam pada musim panas, tetapi
akan kurang dari 12 jam pada musim panas, tetapi akan kurang dari 12 jam pada
musim dingin. Perbedaan yang terpanjang antara siang dan malam akan terjadi di
daerah dengan garis lintang tinggi.
Berdasarkan respon ini, tumbuhan
berbunga dapat dikelompokkan dalam tiga kelompok besar, yaitu:
a. Tumbuhan berkala panjang, yaitu
tumbuhan yang memerlukan lamanya siang lebih dari 12 jam untuk terjadinya
proses perbungaan. Berbagai tumbuhan temperate termasuk pada kelompok ini,
seperti macammacam gandum (wheat dan barley) dan bayam.
b. Tumbuhan berkala pendek, kelompok
tumbuhan yang memerlukan lamanya siang lebih pendek dari 12 jam untuk
terjadinya proses perbungaan, dalam kelompok ini termasuk tembakau dan bunga
krisan.
c. Tumbuhan berhari netral, yaitu
tumbuhan yang tidak memerlukan perioda panjang hari tertentu untuk proses perbungaannya,
misal tomat dan dandelion.
2.2.2
Suhu
Suhu merupakan faktor lingkungan
yang dapat berperan baik secara langsung maupun tidak langsung terhadap
organisme hidup. Berperan langsung hampir pada setiap fungsi dari tumbuhan
dengan mengontrol laju proses – proses kimia dalam tumbuhan tersebut, sedangkan
peran tidak langsung dengan mempengaruhi faktor – faktor lainnya terutama
suplai air. Suhu akan mempengaruhi laju evaporasi dan menyebabkan tidak saja
keefektifan hujan tetapi juga laju kehilangan air dari organisme hidup.
Sebenarnya sangat sulit untuk
memisahkan secara mandiri pengaruh suhu sebagai faktor lingkungan. Misalnya
energi cahaya mungkin diubah menjadi energi panas ketika cahaya diabsopsi oleh
suatu substansi. Tambahan lagi suhu sering berperan bersamaan dengan cahaya dan
air untuk mengontrol fungsi – fungsi dari organisme. Relatif mudah untuk
mengukur suhu dalam suatu lingkungan tetapi sulit untuk menentukan suhu yang
bagaimana yang berperan nyata, apakah keadaan maksimum, minimum atau keadaan
harga rata – ratanya yang penting.
Kehidupan di muka bumi berada dalam
suatu batas kisaran suhu antar 00 C sampai 300 C, dalam
kisaran suhu ini individu tumbuhan mempunyai suhu minimum, maksimum, dan
optimum yang diperlukan untuk aktivitas metabolismenya. Suhu-suhu tadi yang
diperlukan organisme hidup dikenal dengan suhu kardinal. Suhu tumbuhan biasanya
kurang lebih sama dengan suhu sekitarnya karena adanya pertukaran suhu yang
terusmenerus antara tumbuhan dengan udara sekitarnya. Kisaran toleransi suhu
bagi tumbuhan sangat bervariasi, untuk tanaman di tropika, semangka, tidak
dapat mentoleransi suhu di bawah 150 – 180 C
Suhu maksimum yang harus ditoleransi
oleh tumbuhan sering merupakan masalah yang lebih kritis jika dibandingkan
dengan suhu minimumnya. Tumbuhan biasanya didinginkan oleh kehilangan air dari
tubuhnya, dengan demikian kerusakan akibat panas terjadi apabila tidak tersedia
sejumlah air dalam tubuhnya untuk proses pendinginan tadi. Pada beberapa kasus
umumnya kerusakan diinduksi oleh suhu yang tinggi berasosiasi dengan kerusakan
akibat kekurangan air, pelayuan. Dalam kejadian seperti ini ensima menjadi
tidak aktif dan metabolisme menjadi rendah.
Kebanyakan tumbuhan berhenti
pertumbuhannya pada suhu dibawah 60 C. Penurunan suhu dibawah suhu
ini mungkin akan menimbulkan kerusakan yang cukup berat. Protein akan
menggumpal pada larutan di luar cairan sel mengakibatkan ketidakatifan ensima.
Bila suhu mencapai titik beku, akan terbetuk kristal es diantara ruang sel dan
air akan terisap keluar dari sel maka akan terjadi dehidrasi. Apabila pembukuan
terjadi secara cepat maka akan terbentuk kristal – kristal es dalam cairan sel
yang ternyata volumenya akan lebih besar dari ukuran sel tersebut. Sehingga sel
rusak dan mati akibat kebocoran dinding selnya. Hasilnya akan terjadi daerah
yang berwarna coklat pada tumbuhan, sebagai karakteristika dari kerusakan
akibat pembekuan atau frost.
2.2.3
Air
Air merupakan faktor lingkungan yang
penting, semua organisme hidup memerlukan kehadiran air ini. Perlu dipahami
bahwa jumlah air di sistem bumi kita ini adalah terbatas dan dapat berubah –
ubah akibat proses sirkulasinya. Pengeringan bumi sulit untuk terjadi akibat
adanya siklus melalui hujan, aliran air, transpirasi dan evaporasi yang
berlangsung secara terus menerus. Bagi tumbuhan air adalah penting karena dapat
langsung mempengaruhi kehidupannya. Bahkan air sebagai bagian dari faktor iklim
yang sangat berpengaruh terhadap pertumbuhan dan perubahan struktur dan organ
tumbuhan.
Kekurangan air akan menyebabkan
tanaman layu pada fase vegetatifnya dan kelebihan air malah akan mengundang
bakteri ataupun mikrobia lainnya sehingga menyebabkan busuknya perakaran dan
pangkal batang tanaman, sehingga dapat menyebabkan kegagalan tumbuh tanaman.
2.2.4
Tanah
Tanah dapat didefinisikan sebagai
bagian atas dari lapisan perak bumi yang mengalami penghawaan dan dipengaruhi
oleh tumbuhan dan hewan. Definisi ina didasarkan atau ditekankan pada hubungan
yang erat antara tanah dan organism hidup, yang keduaya dipengaruhi oleh iklim
dan topografi.
Tanah membentuk suatu bagian yang
kompleks dari ekosistem yang ditempati oleh organisme-organisme dengan
toleransi yang luas. Kajian dari tanah dikenal dengan pedologi. Tanah berfungsi
sebagai penyedia unsur hara dan mineral bagi tanaman. Unsur hara ada yang mikro
dan makro. Kekurangan unsur hara tentu saja akan menyebabkan pertumbuhan
vegetatif tanaman tidak optimum.
2.3 Faktor Pembatas Pertumbuhan Tanaman
2.3.1 Nitrogen (N)
Unsur Nitrogen dengan lambang unsur
N, sangat berperan dalam pembentukan sel tanaman, jaringan, dan organ
tanaman. Nitrogen memiliki fungsi utama sebagai bahan sintetis
klorofil, protein, dan asam amino. Oleh karena itu unsur Nitrogen dibutuhkan dalam
jumlah yang cukup besar, terutama pada saat pertumbuhan memasuki fase
vegetatif. Bersama dengan unsur Fosfor
(P), Nitrogen ini digunakan dalam mengatur pertumbuhan tanaman secara
keseluruhan.
Terdapat 2 bentuk Nitrogen, yaitu
Ammonium (NH4) dan Nitrat (NO3). Berdasarkan sejumlah penelitian para ahli,
membuktikan Ammonium sebaiknya tidak lebih dari 25% dari total konsentrasi
Nitrogen. Jika berlebihan, sosok tanaman menjadi besar tetapi rentan terhadap
serangan penyakit. Nitrogen yang berasal dari amonium akan memperlambat
pertumbuhan karena mengikat karbohidrat sehingga pasokan sedikit. Dengan
demikian cadangan makanan sebagai modal untuk berbunga juga akan minimal.
Akibatnya tanaman tidak mampu berbunga. Seandainya yang dominan adalah Nitrogen
bentuk Nitrat , maka sel-sel tanaman akan kompak dan kuat sehingga lebih tahan
penyakit. Untuk mengetahui kandungan N dan bentuk Nitrogen dari pupuk bisa
dilihat dari kemasan.
Ø Kekurangan Nitrogen
Ciri-ciri tanaman yang kekurangan
Nitrogen dapat dikenali dari daun bagian bawah. Daun pada bagian tersebut
menguning karena kekurangan klorofil. Pada proses lebih lanjut, daun akan
mengering dan rontok. Tulang-tulang di bawah permukaan daun muda akan tampak
pucat. Pertumbuhan tanaman melambat, kerdil dan lemah. Akibatnya produksi bunga
dan biji pun akan rendah.
Ø Kelebihan Nitrogen
Kelebihan jumlah Nitrogen pun perlu
diwaspadai. Ciri-ciri tanaman apabila unsur N-nya berlebih adalah warna
daun yang terlalu hijau, tanaman rimbun dengan daun. Proses pembuangan menjadi
lama. Adenium bakal bersifat sekulen karena mengandung banyak air. Hal itu
menyebabkan tanaman rentan terhadap serangan jamur dan penyakit, serta mudah
roboh. Produksi bunga pun akan menurun.
2.3.2 Fosfor atau Phosphor (P)
Unsur Fosfor
(P) merupakan komponen penyusun dari beberapa enzim, protein, ATP, RNA, dan
DNA. ATP penting untuk proses transfer energi, sedangkan RNA dan DNA
menentukan sifat genetik dari tanaman. Unsur P juga berperan pada pertumbuhan
benih, akar, bunga, dan buah. Pengaruh terhadap akar adalah dengan membaiknya struktur
perakaran sehingga daya serap tanaman terhadap nutrisi pun menjadi lebih baik.
Bersama
dengan unsur Kalium, Fosfor
dipakai untuk merangsang proses pembungaan. Hal itu wajar sebab kebutuhan
tanaman terhadap fosfor meningkat tinggi ketika tanaman akan berbunga.
Ø Kekurangan Phosphor (P)
Ciri-ciri dimulai dari daun tua
menjadi keunguan dan cenderung kelabu. Tepi daun menjadi cokelat, tulang daun
muda berwarna hijau gelap. Hangus, pertumbuhan daun kecil, kerdil, dan akhirnya
rontok. Fase pertumbuhan lambat dan tanaman kerdil.
Ø Kelebihan Phosphor (P)
Kelebihan P menyebabkan penyerapan
unsur lain terutama unsur mikro seperti besi (Fe) , tembaga (Cu) , dan seng
(Zn) terganggu. Namun gejalanya tidak terlihat secara fisik pada tanaman.
2.3.3 Kalium (K)
Unsur Kalium berperan sebagai
pengatur proses fisiologi tanaman seperti fotosintetis, akumulasi, translokasi,
transportasi karbohidrat, membuka menutupnya stomata, atau mengatur distribusi
air dalam jaringan dan sel. Kekurangan unsur ini menyebabkan daun seperti terbakardan
akhirnya gugur.
Unsur kalium berhubungan erat dengan
kalsium dan magnesium. Ada sifat antagonisme antara kalium dan kalsium. Dan
juga antara kalium dan magnesium. Sifat antagonisme ini menyebabkan kekalahan
salah satu unsur untuk diserap tanaman jika komposisinya tidak seimbang. Unsur
kalium diserap lebih cepat oleh tanaman dibandingkan kalsium dan magnesium.
Jika unsur kalium berlebih gejalanya sama dengan kekurangan magnesium. Sebab ,
sifat antagonisme antara kalium dan magnesium lebih besar daripada sifat
antagonisme antara kalium dan kalsium. Kendati demkian , pada beberapa kasus ,
kelebihan kalium gejalanya mirip tanaman kekurangan kalsium.
Ø Kekurangan Kalium
Kekurangan K terlihat dari daun
paling bawah yang kering atau ada bercak hangus. Kekurangan unsur ini
menyebabkan daun seperti terbakardan akhirnya gugur. Bunga mudah rontok dan
gugur. Tepi daun ‘hangus’, daun menggulung ke bawah, dan rentan terhadap
serangan penyakit.
Ø Kelebihan Kalium
Kelebihan K menyebabkan penyerapan
Ca dan Mg terganggu. Pertumbuhan tanaman terhambat. sehingga tanaman mengalami
defisiensi.
2.3.4 Belerang atau Sulfur (S)
Berperan
dalam pembentukan bintil-bintil akar Merupakan unsur yang penting dalam
beberapa jenis protein dalam bentuk cystein, methionin serta thiamine Membantu pertumbuhan
anakan produktif. Merupakan bagian penting pada tanaman-tanaman penghasil
minyak, sayuran seperti cabai, kubis dan lain-lain Membantu pembentukan butir
hijau daun
Ø Kelebihan Sulfur
Pada umumnya
belerang dibutuhkan tanaman dalam pembentukan asam amino sistin, sistein dan
metionin. Disamping itu S juga merupakan bagian dari biotin, tiamin, ko-enzim A
dan glutationin. Diperkirakan 90% S dalam tanaman ditemukan dalam bentuk asam
amino, yang salah satu fungsi utamanya adalah penyusun protein yaitu dalam
pembentukan ikatan disulfida antara rantai-rantai peptida. Belerang (S)
merupakan bagian (constituent) dari hasil metabolisme senyawa-senyawa kompleks.
Belerang juga berfungsi sebagai aktivator, kofaktor atau regulator enzim dan
berperan dalam proses fisiologi tanaman
Ø Kekurangan Sulfur
Jumlah S yang dibutuhkan oleh
tanaman sama dengan jumlah fosfor (P). Kekahatan S menghambat sintesis protein
dan hal inilah yang dapat menyebabkan terjadinya klorosis seperti tanaman
kekurangan nitrogen. Kahat S lebih menekan pertumbuhan tunas dari pada
pertumbuhan akar. Gejala kahat S lebih nampak pada daun muda dengan warna daun
yang menguning sebagai mobilitasnya sangat rendah di dalam tanaman (Haneklaus
dan Penurunan kandungan klorofil secara drastis pada daun merupakan gejala khas
pada tanaman yang mengalami kahat S . Kahat S menyebabkan terhambatnya sintesis
protein yang berkorelasi dengan akumulasi N dan nitrat organik terlarut.
2.3.5 Kalsium (Ca)
Unsur ini
yang paling berperan adalah pertumbuhan sel. Ia komponen yang menguatkan , dan
mengatur daya tembus , serta merawat dinding sel. Perannya sangat penting pada
titik tumbuh akar. Bahkan bila terjadi defiensi Ca , pembentukan dan
pertumbuhan akar terganggu , dan berakibat penyerapan hara terhambat. Ca
berperan dalam proses pembelahan dan perpanjangan sel , dan mengatur distribusi
hasil fotosintesis.
Ø Kekurangan Kalsium
Gejala kekurangan kalsium yaitu
titik tumbuh lemah , terjadi perubahan bentuk daun , mengeriting , kecil , dan
akhirnya rontok. Kalsium menyebabkan tanaman tinggi tetapi tidak kekar. Karena
berefek langsung pada titik tumbuh maka kekurangan unsur ini menyebabkan
produksi bunga terhambat. Bunga gugur juga efek kekurangan kalsium.
Ø Kelebihan Kalsium
Kelebihan kalsium tidak berefek
banyak , hanya mempengaruhi pH tanah.
2.3.6 Magnesium (Mg)
Magnesium adalah aktivator yang
berperan dalam transportasi energi beberapa enzim di dalam tanaman. Unsur ini
sangat dominan keberadaannya di daun , terutama untuk ketersediaan
klorofil. Jadi kecukupan magnesium sangat diperlukan untuk memperlancar
proses fotosintesis. Unsur itu juga merupakan komponen inti pembentukan
klorofil dan enzim di berbagai proses sintesis protein.
Kekurangan magnesium menyebabkan
sejumlah unsur tidak terangkut karena energi yang tersedia sedikit. Yang
terbawa hanyalah unsur berbobot ‘ringan’ seperti nitrogen. Akibatnya terbentuk
sel-sel berukuran besar tetapi encer. Jaringan menjadi lemah dan jarak antar
ruas panjang. Ciri-ciri ini persis seperti gejala etiolasi-kekurangan cahaya
pada tanaman.
Ø Kekurangan Magnesium
Muncul bercak-bercak kuning di
permukaan daun tua. Hal ini terjadi karena Mg diangkut ke daun muda. Daun tua
menjadi lemah dan akhirnya mudah terserang penyakit terutama embun tepung
(powdery mildew).
Ø Kelebihan Magnesium
Kelebihan Mg tidak menimbulkan
gejala ekstrim.
2.3.7 Khlor (Cl)
Memperbaiki
dan meninggikan hasil kering dari tanaman seperti: tembakau, kapas, kentang dan
tanaman sayuran
Ø Kelebihan Khlor
Terlibat dalam osmosis (pergerakan
air atau zat terlarut dalam sel), keseimbangan ion yang diperlukan bagi tanaman
untuk mengambil elemen mineral dan dalam fotosintesis.
Ø
Kekurangan Khlor
Dapat menimbulkan gejala pertumbuhan
daun yang kurang normal terutama pada tanaman sayur-sayuran, daun tampak kurang
sehat dan berwarna tembaga. Kadang-kadang pertumbuhan tanaman tomat, gandum dan
kapas menunjukkan gejala seperti di atas.
2.3.8 Boron (B)
Boron memiliki kaitan erat dengan
proses pembentukan , pembelahan dan diferensiasi , dan pembagian tugas sel. Hal
ini terkait dengan perannya dalam sintetis RNA , bahan dasar pembentukan sel.
Boron diangkut dari akar ke tajuk tanaman melalui pembuluh xylem. Di dalam
tanah boron tersedia dalam jumlah terbatas dan mudah tercuci. Kekurangan boron paling
sering dijumpai pada adenium. Cirinya mirip daun variegeta.
Ø Kekurangan Boron
Daun berwarna lebih gelap dibanding
daun normal , tebal , dan mengkerut.
Ø Kelebihan Boron
Ujung daun
kuning dan mengalami nekrosis
2.3.9 Besi atau Ferro (Fe)
Besi berperan dalam proses
pembentukan protein , sebagai katalisator pembentukan klorofil. Besi berperan
sebagai pembawa elektron pada proses fotosintetis dan respirasi , sekaligus
menjadi aktivator beberapa enzim. Unsur ini tidak mudah bergerak sehigga bila
terjadi kekurangan sulit diperbaiki. Fe paling sering bertentangan atau
antagonis dengan unsur mikro lain. Untuk mengurangi efek itu , maka Fe sering
dibungkus dengan Kelat (chelate) seperti EDTA (Ethylene Diamine Tetra-acetic
Acid). EDTA adalah suatu komponen organik yang bersifat menstabilkan ion metal.
Adanya EDTA maka sifat antagonis Fe pada pH tinggi berkurang jauh. Di pasaran
dijumpai dengan merek Fe-EDTA.
Ø Kekurangan Besi
Kekurangan besi ditunjukkan dengan
gejala klorosis dan daun menguning atau nekrosa. Daun muda tampak putih karena
kurang klorofil. Selain itu terjadi karena kerusakan akar. Jika adenium
dikeluarkan dari potnya akan terlihat potongan-potongan akar yang mati.
Ø Kelebihan Besi
Pemberian pupuk dengan kandungan Fe
tinggi menyebabkan nekrosis yang ditandai dengan munculnya bintik-bintik hitam
pada daun.
2.3.10 Mangan (Mn)
Ø Kelebihan Mangan
Mangan merupakan unsur mikro yang
dibutuhkan tanaman dalam jumlah yang tidak terlalu banyak. Mangan sangat
berperan dalam sintesa klorofil selain itu berperan sebagai koenzim, sebagai
aktivator beberapa enzim respirasi, dalam reaksi metabolisme nitrogen dan
fotosintesis. Mangan juga diperlukan untuk mengaktifkan nitrat reduktase
sehingga tumbuhan yang mengalami kekurangan mangan memerlukan sumber N dalam
bentuk NH4+. Peranan mangan dalam fotosintesis berkaitan dengan pelepasan
elektron dari air dalam pemecahannya menjadi hidrogen dan oksigen. Fungsi unsur
hara Mangan (Mn) bagi tanaman ialah:
a. Diperlukan oleh tanaman untuk
pembentukan protein dan vitamin terutama vitamin C
b. Berperan penting dalam
mempertahankan kondisi hijau daun pada daun yang tua
c. Berperan sebagai enzim
feroksidase dan sebagai aktifator macam-macam enzim
d. Berperan
sebagai komponen penting untuk lancarnya proses asimilasi
Mn diperlukan dalam kultur kotiledon selada untuk memacu pertumbuhan jumlah
pucuk yang dihasilkan. Mn dalam level yang tinggi dapat mensubstitusikan Mo
dalam kultur akar tomat. Mn dapat menggantikan fungsi Mg dalam beberapa sistem
enzym tertentu seperti yang dibuktikan oleh Hewith pada tahun 1948.
Ø Kekurangan Mangan
Defisiensi
unsur hara, atau kata lain kekurangan unsur hara, bisa menyebabkan pertumbuhan
tanaman yg tidak normal dapat disebabkan oleh adanya defisiensi satu atau lebih
unsur hara, gangguan dapat berupa gejala visual yang spesifik. Mn merupakan
penyusun ribosom dan juga mengaktifkan polimerase, sintesis protein,
karbohidrat. Berperan sebagai activator bagi sejumlah enzim utama dalam siklus
krebs, dibutuhkan untuk fungsi fotosintetik yang normal dalam kloroplas, ada
indikasi dibutuhkan dalam sintesis klorofil. Defisiensi unsure Mn antara lain :
pada tanaman berdaun lebar, interveinal chlorosis pada daun muda mirip
kekahatan Fe tapi lebih banyak menyebar sampai ke daun yang lebih tua, pada
serealia bercak-bercak warna keabu-abuan sampai kecoklatan dan garis-garis pada
bagian tengah dan pangkal daun muda, split seed pada tanaman lupin.
Identifikasi Gejala defisiensi mangan bersifat relatif, seringkali defisiensi
satu unsur hara bersamaan dengan kelebihan unsur hara lainnya.
Di lapangan
tidak mudah membedakan gejala-gejala defisiensi. Tidak jarang gangguan hama dan
penyakit menyerupai gejala defisiensi unsur hara mikro. Gejala dapat terjadi
karena berbagai macam sebab.
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.. Kekurangan mangan ditandai dengan menguningnya bagian daun diantara
tulang-tulang daun. Sedangkan tulang daun itu sendiri tetap berwarna hijau.
2.3.11 Seng atau Zinc (Zn)
Hampir mirip
dengan Mn dan Mg , sengat berperan dalam aktivator enzim, pembentukan klorofil
dan membantu proses fotosintesis. Kekurangan biasanya terjadi pada media yang
sudah lama digunakan.
Ø Kekurangan Seng (Zn)
Pertumbuhan lambat , jarak antar
buku pendek , daun kerdil , mengkerut , atau menggulung di satu sisi lalu
disusul dengan kerontokan. Bakal buah menguning, terbuka, dan akhirnya gugur.
Buah pun akan lebih lemas sehingga buah yang seharusnya lurus membengkok.
Ø Kelebihan Seng (Zn)
Kelebihan seng tidak menunjukkan
dampak nyata.
2.3.12 Tembaga (Cu)
Fungsi
penting tembaga adalah aktivator dan membawa beberapa enzim. Dia juga berperan
membantu kelancaran proses fotosintesis. Pembentuk klorofil , dan berperan
dalam funsi reproduksi.
Ø Kekurangan Tembaga (Cu)
Daun berwarna hijau kebiruan , tunas
daun menguncup dan tumbuh kecil, pertumbuhan bunga terhambat.
Ø Kelebihan Tembaga (Cu)
Tanaman tumbuh kerdil , percabangan
terbatas , pembentukan akar terhambat , akar menebal dan berwarna gelap.
2.3.13 Molibdenum (Mo)
Mo bertugas
sebagai pembawa elektron untuk mengubah nitrat menjadi enzim. Unsur ini juga
berperan dalam fiksasi nitrogen.
Ø Kekurangan Molibdenum
Ditunjukkan dengan munculnya
klorosis di daun tua , kemudian menjalar ke daun muda
Ø Kelebihan Molibdenum
Kelebihan tidak menunjukkan gejala
yang nyata pada adenium.
2.3.14 Cobalt (Co)
Untuk
Fiksasi nitrogen dalam penyerapan unsur N (Nitrogen), Cobalt dapat digantikan
perannya dengan Natrium (Na), dan Molibdenum (Mo)
Ø Kelebihan Cobalt
Cobalt jauh lebih tinggi untuk
fiksasi nitrogen daripada amonium gizi. Tingkat kekurangan nitrogen dapat
mengakibatkan gejala defisiensi.
Ø Kekurangan Cobalt
Mengurangi pembentukan hemoglobin
dan fiksasi nitrogen
BAB III
PENUTUP
3.1
Kesimpulan
Dari
pembahasan tersebut dapat disimpulkan bahwa perbedaan yang mendasar antara
tanaman tipe C3, C4 dan CAM adalah pada reaksi yang terjadi di dalamnya. Yang
dimana pada tanaman yang bertipe C3 produk awal reduksi CO2 (fiksasi CO2)
adalah asam 3-fosfogliserat atau PGA. Terdiri atas sekumpulan reaksi kimia yang
berlangsung di dalam stroma kloroplas yang tidak membutuhkan energi dari cahaya
mataharai secara langsung. Sumber energi yang diperlukan berasal dari fase
terang fotosintesis. Sekumpulan reaksi tersebut terjadi secara simultan dan
berkelanjutan. Memerlukan energi sebanyak 3 ATP. PGAL yang dihasilkan dapat
digunakan dalam peristiwa yaitu sebagai bahan membangun komponen struktural
sel, untuk pemeliharaan sel dan disimpan dalam bentuk pati. Pada tanaman tipe
C4 yang menjadi cirinya adalah produk awal reduksi CO2 (fiksasi CO2) adalah
asam oksaloasetat, malat, dan aspartat ( hasilnya berupa asam-asam yang
berkarbon C4).
Reaksinya
berlangsung di mesofil daun, yang terlebih dahulu bereaksi dengan H2O membentuk
HCO3 dengan bantuan enzim karbonik anhidrase. Memiliki sel seludang di samping
mesofil. Tiap molekul CO2 yang difiksasi memerlukan 2 ATP. Tanaman c4 juga
mengalami siklus calvin seperti peda tanaman C3 dengan bantuan enzim
Rubisko.Sedangkan pada tanaman tipe CAM yang menjadi ciri mendasarnya adalah
memiliki daun yang cukup tebal sehingga laju transpirasinya rendah. Stomatanya
membuka pada malam hari. Pati diuraikan melalui proses glikolisis dan membentuk
PEP. CO2 yang masuk setelah bereaksi dengan air seperti pada tanaman C4
difiksasi oleh PEP dan diubah menjadi malat. Pada siang hari malat berdifusi
secara pasif keluar dari vakuola dan mengalami dekarboksilasi. Melakukan proses
yang sama dengan tanaman C3 pada siang hari yaitu daur Calvin. Melakukan proses
yang sama dengan tanaman C4 pada malam hari yaitu daur Hatch dan Slack.
Pengaruh
faktor-faktor lingkungan dan kisarannya untuk suatu tumbuh-tumbuhan
berbeda-beda, karena satu jenis tumbuhan mempunyai kisaran toleransi yang
berbeda-beda menurut habitat dan waktu yang berlainan. Tetapi pada dasarnya
secara alami kehidupannya dibatasi oleh: jumlah dan variabilitas unsur-unsur
faktor lingkungan tertentu (seperti nutrien dan faktor fisik, misalnya suhu
udara) sebagai kebutuhan minimum, dan batas toleransi tumbuhan terhadap faktor
atau sejumlah faktor lingkungan tersebut. Pengertian tentang faktor
lingkungan sebagai faktor pembatas kemudian dikenal sebagai Hukum faktor
pembatas, yang dikemukakan oleh F.F Blackman, yang menyatakan: jika semua proses
kebutuhan tumbuhan tergantung pada sejumlah faktor yang berbeda-beda, maka laju
kecepatan suatu proses pada suatu waktu akan ditentukan oleh faktor yang
pembatas pada suatu saat.
3.2 Saran
Sebagai
mahasiswa pertanian harus memahami dan mengetahui segala yang ada dalam
pertumbuhan.
DAFTAR
PUSTAKA
Arrijani. 2001. Dasar-Dasar
Bercocok Tanam. Yogyakarta: Kanisius
Bailey, Jill. 2003. The Facts On File Dictionary of
Botany. Aylesbury. Market House Books, Ltd.
Budiarti. 2008. Pengantar
Fisiologi Tumbuhan. Jakarta : Gramedia.
Fitter A.H.
dan Hay R.K.M. 1991. Fisiologi Lingkungan Tanaman. Yogyakarta: Gadjah
Mada University Press
Goldsmith. 2005. Fisiologi Tanaman Budidaya. Jakarta
:UI Press.
Hopkins, William G. dan Norman P. A. Hüner. 2008. Introduction
to Plant Physiology: Fourth Edition. Hoboken. JohnWiley & Sons, Inc.
Jumin, H.B. 2008. Dasar-Dasar
Agronomi. Jakarta: PT Rajagrafindo Persada
Latifah, 2007. Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta: Rajawali
Grafindo.
Reece, Jane B. dkk. 2011. Campbell Biology: Ninth
edition. San Francisco. Pearson Education, Inc.
Rittner, Don, dan Timothy L. McCabe. 2004. Encyclopedia Of
Biology. New York. The Facts on File Inc.
