Senin, 30 Januari 2012

PENGARUH INTERAKSI ION-ION TERHADAP PENYERAPAN HARA OLEH AKAR

PENGARUH INTERAKSI ION-ION TERHADAP PENYERAPAN HARA OLEH AKAR


BAB I
PENDAHULUAN

Tumbuhan membutuhkan berbagai unsur hara untuk bahan pembangun tubuhnya, dan 15-20% tumbuhan tak berkayu terdiri dari berbagai unsur itu dan sisanya barulah air (Salisbury dan Ross, 1995). Kadar dan serapan unsur hara essensial pada berbagai tumbuhan sangat bervariasi. Setiap jenis tumbuhan menyerap hara dalam jumlah yang berbeda-beda, terutama bila tumbuh di tanah yang berbeda.
Tumbuhan membutuhkan paling sedikit 16 unsur untuk perkembangan yang normal dan untuk menyelesaikan siklus hidupnya. Hara yang dibutuhkan dalam jumlah besar, karbon, hydrogen, dan oksigen merupakan unsur hara non mineral yang didapatkan dari udara dan air. 13 unsur hara didapatkan oleh tumbuhan hanya dalam bentuk mineral dari tanah atau sudah ditambahkan dalam bentuk pupuk.Tumbuhan relative memerlukan lebih banyak nitrogen, fosfor, dan kalium. Hara ini digunakan sebagai hara primer dan biasanya paling banyak terdapat dalam pupuk. Ketiga unsure sekunder yaitu kalsium, magnesium, dan sulfur dibutuhkan dalam jumlah yang lebih sedikit dibandingkan dengan hara primer.
Tumbuhan menyerap unsur esensial melalui sistem akar atau melalui daun dalam berbagai macam bentuk. Umumnya, tanah berisikan sejumlah besar dari semua unsure hara, namun hanya persentase kecil yang dapat diambil oleh tumbuhan. Contohnya, besi yang ada dalam tanah melebihi 50.000 ppm, namun porsi yang dapat diambil oleh tumbuhan hanya kurang dari 5 ppm.  Ketersediaan hara untuk tumbuhan ditentukan oleh bentuk dan kimia dari hara, pH tanah, interaksi dengan koloid tanah, aktivitas mikroba, dan fisik tanah.

BAB II
PEMBAHASAN

Garam mineral yang paling mudah tersedia bagi akar adalah yang larut dalam larutan tanah, sekalipun konsentrasinya biasanya rendah. Hara mencapai akar melalui tiga cara: difusi melalui larutan tanah, dibawa air secara pasif dalam aliran massa menuju akar, dan akar yang tumbuh mendekati unsure tersebut. Hara masuk kedalam dinding sel akar secara difusi karena air memiliki konsentrasi tinggi sedangkan dinding sel memiliki konsentrasi rendah. Sedangkan cara yang kedua yaitu dengan cara mass flow (aliran massa), ketika akar menyerap air maka unsure hara yang terlarut di air dapat ikut masuk kedalam dinding sel. Namun kedua cara ini hanya bisa mencapai dinding sel saja, karena adanya membrane plasma yang bersifat semipermeabel terhadap hara.
Adapun factor-faktor yang mempengaruhi besarnya serapan hara adalah sebagai berikut:
1.    Kerapatan akar
2.    Koefisien penyerapan ion
3.    Kecepatan penyerapan air oleh akar
4.    Kandungan air tanah
5.    Koefisien difusi ion
6.    Arus air
7.    Temperature
8.    Cahaya
9.    pH
10.    aerasi
11.    aktivitas jasad renik
12.    interaksi antar ion-ion
Mekanisme pengangkutan ion dilakukan oleh ATPase yang disebut pembawa. ATPase merupakan protein integral yang berupa lubang yang hanya terbuka jika ATP sedang terhidrolisis. ATPase dapat bergabung dengan sebuah proton untuk mengangkut proton tersebut melintasi membrane lewat lubang tadi.
Penyerapan kation dipacu oleh adanya gradient elektropotensial (elektropotensial di dalam sitosol negatif). Penyerapan K+, NH4+, Mg2+, dan Ca2+ biasanya berlangsung dengan bantuan pembawa atau saluran. Difusi melalui lapisan rangkap lipid jauh lebih lambat dan tak dapat dikatakan menjadi penyebab penghambatan oleh kation sekerabat atau penyebab adanya kitinetika multiphase kation-kation ini. Penyerapan ion hanya dapat diterangkan dengan adanya peranan protein pengangkut. Para peneliti sudah sangat yakin akan adanya pompa kalium pada tumbuhan, namun tak satu pun ditemukan. Pada umumnya, pemompaan K+ langsung ke dalam oleh ATPase hanya terjadi pada hewan yang memiliki pompa kalium-natrium. Penjelasan yang paling sederhana untuk menjelaskan penyerapan kation ke dalam sel tumbuhan adalah proses yang disebut unipor atau difusi dipermudah.
Proses ini mencakup protein pengangkut khas yang sangat mempercepat pergerakan setiap kation ke dalam sel, menurunkan seluruh gradient energi-bebasnya (elektrokimia). Untuk K+ dan NH4+, nisbah konsentrasi terukur didalam dan diluar sel menunjukkan gradient konsentrasi dugaan melintasi membran plasma, sebab kedua kation memiliki valensi satu tidak terikat secara erat pada anion apapun.
Namun gradient elektropotensial tidak akan menguntungkan untuk penyerapan molekul yang bersifat netral, seperti bikarbonat, gula dan nitrat. Untuk gula dan anion, sel memanfaatkan gradient pH antara dinding sel dan sitosol. Gradien pH dan gradient elektropotensial ini memacu penyerapan balik H+ secara pasif, tapi ion H+ bergerak ke dalam dengan sangat lambat, kecuali bila bergabung melalui saluran. Pembawa akan mengizinkan H+ masuk hanya jika bergabung dengan sebuah anion dan membantu mengangkutnya masuk ke dalam sel. Ini salah satu contoh dari kotranspor atau simpor.
Penyerapan H+ secara pasif dapat juga digunakan untuk sekaligus mengangkut kation keluar dari sel. Sebuah pembawa diduga bergabung dengan H+ diluar dan misalnya dengan Na+  didalam, kemudian kedua ion ini diangkut secara berlawanan, cara pengangkutan ini disebut dengan pengangkutan-lawan arah atau antipor. Seperti kalisum juga diangkut ke vakuola secara pengangkutan lawan arah bersama H+.
Pada proses pengangkutan K, Mg, dan Ca merupakan pengangkutan yang bersifat antagonis. Konsentrasi K yang tinggi pada hara memperlihatkan hasil defisiensi/kekurangan Ca pada jaringan tumbuhan. Konsentrasi Ca yang tinggi pada tumbuhan pun seringkali menyebabkan kekurangan K pada tanah (Nzanza, 2006).
 Gambar 1. Penyerapan K, Br, dan Ca pada akar barley pada larutan selama 8 1/4 jam.

Namun pada penelitian Viets, ternyata memperlihatkan konsep klasik mengenai pengangkutan antagonis antara Ca dan K tidak terjadi pada akar barley yang mengakumulasikan garam dari cairan larutan. Hasil dari penelitian memperlihatkan akar yang ditanam/benamkan pada larutan 0.005 N KBr berisi CaBr2 dengan variasi 0.0001 N sampai 0.5 N dengan 0.005 N KBr sebagai kontrol. Setelah 8 1/4 jam, akar yang dibenamkan pada 0.3 N dan 0.5 N CaBr2 kehilangan 10 dan 20 persen dari berat basah. Absorpsi rendah dan kehilangan berat ini mungkin disebabkan oleh tak baiknya efek osmotik. Akar dari larutan lain normal dan tidak memperlihatkan efek yang signifikan pada beratnya. Hasil signifikan pada penelitian ini yaitu penaikan CaBr2 ketika K diserap kira-kira 100 persen dan penyerapan Br dengan lebih dari 150 persen, kenaikan dipengaruhi oleh konsentrasi CaBr2. Penyerapan Ca sangat kecil dan konsentrasi Ca pada getah selalu rendah daripada medium eksternal.
 
Gambar 2. Penyerapan Mg dari konsentrasi MgBr2 pada pH 5.

Pada penelitian dilakukan eksperimen untuk membedakan kemampuan akar barley untuk menyeimbangkan kelebihan Mg oleh produksi anion asam organik. Akar diletakan pada larutan 0.005 N MgSO4 pada pH 5 selama 3 jam. Karena sulfat merupakan ion yang diserap dengan lambat sehingga kelebihan penyerapan kation tidak akan terjadi. Hasilnya memperlihatkan pengambilan Mg yaitu 7.9 meq per kilogram dan asam organik meningkat pada 6.6 meq per kilogram. Sehingga terlihat bahwa penyerapan Mg dan asam organik (H+) saling berhubungan. Contoh ini sangat mirip dengan penyerapan pada K (Moore,1960).
 
Gambar 3. Pengambilan Ca pada keberadaan MgBr2
Sedangkan Ca telah ditandai pengaruh dari penyerapan dari kation alkali seperti halnya Mg. Oleh karena itu, dilakukan penelitian untuk membedakan penyerapan dari Mg dan Ca. Penyerapan dilakukan selama 3 jam dengan pH 5. Perlakuan menggunakan 0.005 N MgBr2. Konsentrasi CaBr2 pada larutan dengan variasi dari 0 sampai 20 meq per liter. Pada gambar 3 terlihat bahwa Ca membuat penurunan pengambilan dari Mg. 0.5 meq dariCa berhasil mereduksi pengambilan kira-kira 80%. Konsentrasi Ca dapat menghambat penyerapan dari Mg (Moore,1960).
Pada penelitian sebelumnya telah diketahui bahwa efek antagonis dari Ca pada banyak ion, hal ini disebabkan Ca mampu mengurangi permeabilitas dari sel. Penurunan permeabilitas ini berimbas pada pergerakan semua ion kedalam sel menjadi terhambat. Dari hasil eksperimen terlihat bahwa Ca mengurangi pengambilan dari Mg. Ca juga dapat menghambat pengambilan Li. Penyerapan ion ini diibaratkan dengan dua langkah yaitu pertama pergerakan ion melewati wilayah perselektif pada permukaan sel. Langkah selanjutnya yaitu akumulasi ion dan nanti akan dikeluarkan pada saat langkah pertama.
Gambar 4. Efek konsentrasi yang bervariasi pada penyerapan kalium dan magnesium.
Hal yang sama pun terjadi pada interaksi ion Mg dan K. Pada gambar 4,  terdapat penaikan angka penyerapan magnesium terhadap penurunan kalium pada larutan. Dari hasil ini pun terlihat bahwa terjadi efek penurunan kalium pada penyerapan magnesium. Terdapat efek timbale balik antara penyerapan magnesium dan kalium (Fageria, 1974).

BAB III
PENUTUP

KESIMPULAN
Fator-faktor yang mempengaruhi besarnya serapan hara yaitu:
1.    Kerapatan akar
2.    Koefisien penyerapan ion
3.    Kecepatan penyerapan air oleh akar
4.    Kandungan air tanah
5.    Koefisien difusi ion
6.    Arus air
7.    Temperature
8.    Cahaya
9.    pH
10.    aerasi
11.    aktivitas jasad renik
12.    interaksi antar ion-ion
Pada faktor interaksi antar ion terbagi menjadi dua macam yaitu interaksi yang bersifat sinergis (simpor) contohnya penambahan K+ sebanding dengan penaikan P dan interaksi yang bersifat antagonis (antipor), contohnya Mg2+terhadap K+.

DAFTAR PUSTAKA

Fageria, N. K. 1974. Uptake of Potassium and its Influence on Growth and Magnesium Uptake by Groundnut (Arachis hypogaea L.) Plants. Biologia Plantarium (Praha) 16 (3) : 210-214.
Moore, David P., Roy Overstreet, dan Louis Jacobson. 1960. Uptake of Magnesium and Its Interaction With Calcium In Excised Barley Roots. Plant Physiology pp. 290-295.
Nzanza, Bombiti. 2006. Yield and Quality of Tomato as Influence by Differential Ca, Mg, and K Nutrition. Pretoria: Department of Plant Production and Soil Science.
Salisbury, Frank B. dan Cleon W. Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid I. Bandung: Penerbit ITB.
Viets, F. 1944. Calcium and other polyvalent cations as accelerators of ion accumulation by excised barley roots. Plant Physiology. 19: 466-480.

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar