Jumat, 10 Februari 2012

PENGARUH LAJU TRANSPIRASI PADA PENYERAPAN DAN TRANSLOKASI HARA PADA XILEM


Mutiara Syafitri (3425083268)



 
BAB I
PENDAHULUAN

Penyerapan hara pada tanaman merupakan suatu hal yang kompleks. Tanaman memiliki suatu mekanisme untuk menyerap hara dengan cara transpirasi. Transpirasi adalah kehilangan air pada tanaman. Kehilangan air dari daun ini melibatkan kekuatan untuk menarik air ke dalam daun dari berkas pembuluh. Karena hilangnya konstan air oleh transpirasi melalui stomata (dalam tingkat yang jauh lebih rendah melalui epidermis), sel-sel dalam jaringan daun akan mengalami defisit air. Hal ini disebabkan suhu lingkungan yang memiliki potensial negatif yang lebih rendah dibandingkan didalam daun, sehingga xylem akan menarik naik lebih banyak air dari akar.
Tanaman sendiri menentukan serapan, sedangkan tanah dan sedimen menentukan ketersediaan hara untuk tanaman. Serapan hara bekerja melalui aliran air yang didorong oleh aliran massa yang pada gilirannya didorong oleh laju transpirasi. Selama serapan terjadi, air akan mengikuti kedalam jaringan tanaman, dimana mereka mengikat kation dengan muatan negatif pada dinding sel atau sebagai kation dan anion translokasi ke dalam pembuluh xylem secara apoplas.
Air merupakan media yang diperlukan untuk melarutkan hara serta translokasi di dalam tanah dan pada tanaman, kemungkinan bahwa aliran air mengatur masuknya unsure-unsur ke dalam jaringan tanaman, demikian juga mengatur konsentrasinya pada tanaman. Apabila terdapat hara yang diserap secra pasif melalui aliran massa, semua molekul pada hara yang terkandung dalam air akan terserap. Selain itu, proporsi hara dalam air juga akan tercermin dalam jaringan tanaman. Tingkat serapan air sehingga dapat mempengaruhi penyerapan hara. Namun, tingkat penyerapan air telah ditemukan tidak berpengaruh pada penyerapan Cd.
Pada xilem, hara yang translokasi ke atas melalui aliran transpirasi yang terdiri dari air dan hara terlarut. Sebenarnya, laju kedatangan mineral di daun hanya ditentukan oleh pergerakannya ketika masuk ke dalam jaringan xylem, asalkan aliran xylem memang ada (Salisbury dan Ross, 1995). Aliran transpirasi didorong oleh transpirasi pada tanaman dewasa sementara pada kecambah dan tanaman muda, tekanan akar yang mendorong ke atas aliran xylem. Perbedaan ini terjadi karena adanya perbedaan luas daun. Beberapa penelitian tentang hal ini secara kuat mengindikasikan transpirasi yang memfasilitasi aliran massa, serapan, dan translokasi berbagai nutrisi oleh tanaman.



BAB II
PEMBAHASAN

Penguapan air pada permukaan daun atau biasa disebut dengan transpirasi, menggerakan pergerakan air melalui xylem. Aliran dalam xylem mengalir sepanjang gradient potensial air yang negatif dari permukaan akar dan tanah, melalui tanaman, dan akhirnya pada stomata daun ke atmosfer. Hal ini terjadi karena sifat kohesif dan adhesive dari molekul air yang dijelaskan oleh teori cohesion-tension. Molekul air menguap dari stomata daun ke udara luar (atmosfer), kemudian akan digantikan oleh molekul baru dari sel-sel mesofil daun. Akibatnya, air dari xylem berdifusi ke dalam sel dan air yang memiliki sifat sangat polar dan kohesif memberikan ketegangan (tensi) ke seluruh ruang air, sehingga menarik air ke atas pembuluh xylem lebih jauh ke atas. Ketegangan dan kekuatan kohesif dan adesif air memungkinkan untuk mengatasi adanya gaya gravitasi untuk menarik air pada tanaman.
Untuk mengatasi masalah kehilangan air yang berlebihan akibat adanya transpirasi, tanaman mampu mengendalikan kehilangan air transpirational dan pergerakan gas oleh stomata. Pembukaan dan penutupan sel penjaga pada stomata dikendalikan oleh ion Kalium (K+) ke dalam sel, ketika K+ tejadi akumulasi maka stomata akan membuka.
Berbagai factor lingkungan seperti cahaya, konsentrasi CO2, dan stress air mempengaruhi pembukaan dan penutupan pada stomata. Tingginya air yang hilang pada saat transpirasi juga memiliki keuntungan lain selain penyerapan CO2, hal ini mempengaruhi akusisi dan transportasi hara pada tanaman. Aliran massa seperti N, Ca, Mg, dan S dari permukaan akar disebabkan oleh penyerapan air yang dilakukan oleh tanaman pada saat transpirasi. Sejak aliran massa dari larutan hara pada tanah dipengaruhi oleh transpirasi, kecepatan dimana air menguap dari daun menentukan kecepatan air tanah mencapai akar. Oleh sebab itu, kecepatan transpirasi mempengaruhi jumlah nutrisi yang bersentuhan dengan akar. Dalam sebuah percobaan pengayaan CO2 dan kelembaban menggunakan Populus deltoids, konsentrasi Nitrogen (N) pada jaringan tereduksi atau berkurang ketika CO2 maupun kelembaban dalam keadaan tinggi. Dilakukan analisis bahwa penyerapan Nitrogen pada per massa akar menemukan bahwa penyerapan 15 N berkurang untuk kedua tanaman, yaitu tanaman yang diperkaya CO2 nya dan tanaman yang tumbuh pada kelembaban yang tinggi dibandingkan tanaman yang tumbuh pada kondisi ambient. Namun, perlakuan CO2 tinggi mungkin terjadi karena efek dilusi produksi karbohidrat.
Namun, sementara transpirasi dapat mempengaruhi jumlah mineral yang tersedia untuk penyerapan langsung oleh akar, seperti pada N, transportasi hara melewati sel membrane akar ke xylem seringkali merupakan sebuah proses yang memburuhkan energy. Dengan demikian, bagian dari ion melalui sel-sel tidak dikontrol oleh transpirasi. Hal ini dapat mengurangi efek total transpirasi pada penyerapan hara.
Pada penelitian Schulze dan Bloom (1984), yaitu hubungan antara pemasukan Nitrogen dan transpirasi pada lobak dan tomat . Pada penelitian ini tidak mampu mendeteksi adanya pengaruh tingkat transpirasi setelah diberikan perlakuan ammonium dan nitrat untuk tanaman tumbuh atau diukur dalam larutan hara encer atau terkonsentrasi. Pada tingkat transpirasi tertinggi, sebagian besar tanaman mulai layu, namun kekonstanan dari tingkat asimilasi karbon dan pemulihan dari transpirasi ke tingkat awal menunjukkan bahwa kerusakan tidak terjadi. Kisaran tingkat transpirasi diperoleh dama dnegan yang diamati pada kondisi lapangan.
 
  Gambar 1. pola asimilasi CO2, transpirasi, masuknya amonium, dan nitrat bersih dalam lobak dan tomat.
Laju penyerapan air dan hara oleh akar(transport jarak pendek), sedangkan pengangkutan air dan hara yang terjadi dari xylem ke daun disebut sebagai pengangkutan jarak panjang. Pengaruh transpirasi terhadap penyerapan dan translokasi hara ditentukan oleh factor-faktor, yaitu:
1.      Umur tanaman
Pada kecambah dan tanaman muda dengan total luas daun yang rendah. Efek transpirasi terhadap penyerapan hara sangat rendah, sehingga tergantung terhadap tekanan akar. Jadi tekanan akar terjadi hanya pada tanaman muda maupun kecambah. Hal ini terjadi  karena pada tanaman muda hanya memiliki daun yang belum banyak sehingga pengaruh transpirasi masih sangat kecil. Karena pengaruh transpirasi masih sangat kecil, hal ini menyebabkan pengangkutan hara dari akar ke daun lebih dipengaruhi oleh tekanan akar. Namun apabila tanaman tersebut sudah besar dan daunnya sudah mulai banyak maka peranan tekanan akar akan menjadi lebih berkurang.
2.      Waktu siang hari laju penyerapan dan translokasi hara tinggi.
Hal ini terjadi karena tranpirasi berada pada laju maksimal. Namun pada petang hari, penyerapan hara makin menurun dan makin tergantung pada tekanan akar karena pada saat petang hari, stomata sudah mulai menutup. Ketika stomata menutup maka transpirasi akan berkurang. Ketika transpirasi berkurang, maka laju penyerapan hara juga akan berkurang dan penyerapan akan didominasi oleh tekanan akar. Hal ini terjadi karena karbohidrat pada akar sudah meningkat dari hasil fotosintesa. Namun pada tanaman padi tekanan akar tidak dominan karena pada padi belum ada karbohidrat didalam akar sehingga lebih didominasi oleh transpirasi.
Sejak stomata mengatur penyerapan CO2 dan kehilangan air dari daun, respon dari stomata pada factor lingkungan merupakan hal yang penting untuk diketahui dari produktivitas teresteril dan penggunaan air. Oleh sebab itu penting untuk mengetahui mekanisme stomata dalam menanggapi lingkungan (Sibbernsen dan Mott, 2010).
3.      Konsentrasi larutan luar.
Laju translokasi hara lebih banyak dipengaruhi oleh transpirasi dibandingkan oleh penyerapan tekanan akar.
4.      Konsentrasi hara dalam akar
Apabila di tanah hara dalam cukup banyak maka pengangkutan pasif akan lebih banyak, sedangkan pengangkutan aktif menjadi lebih sedikit.
5.      Jenis hara
Transpirasi lebih besar pengaruhnya pada penyerapan dan translokasi pada hara yang tidak bermuatan dibandingkan dengan hara yang berbentuk ion. Pada hara EDTA akan lebih mudah diserap. Transpirasi merupakan penyerapan pasif sehingga penyerapan hara  yang bermuatan atau ion itu tidak bisa diangkut sehingga penyerapan hara harus dilakukan dengan melewati membrane plasma.
                  Untuk mengetahui transpirasi yang terjadi lebih dari 72 jam, digunakan rumus:

Dimana WD merupakan penurunan berat tanaman, EV merupakan evaporasi, dan GI merupakan kenaikan pertumbuhan lebih dari tiga hari. Sedangkan translokasi pada hara di pucuk selama 3 hari dihitung menggunakan rumus:




Gambar 2. Waktu transpirasi seluruh tanaman pada dua galur jagung dilihat dari tingkat N (LN= 0.08mM, HN= 4mM)
Mengurangi pasokan N pada media pertumbuhan tidak mempengaruhi transpirasi pucuk harian dari Zi330, sedangkan Chen94-11 nyata berkurang (Gambar 2). Ini berkaitan dengan perbedaan dalam berat kering daun dari kedua galur. Pada WUE dari Zi330 lebih tinggi daripada Chen94-11 pada tingkat N. Hal ini terjadi karena adanya perbedaan tingkat transpirasi. Pada berat kering pada panen kedua, laju transpirasi dari Zi330 dan Chen94-11, yaitu 11,8 dan 14,1 g g-1 d-1 pada berat kering daun pada perlakuan HN. Hal ini terlihat bahwa laju transpirasi pada Chen94-11 pada berat kering daun lebih tinggi dibandingkan dengan Zi330 dibawah level N yang sama (Niu, et.al.,2007).

Gambar 3. Laju transpirasi (A) dan efek perlakuan ABA pada akumulasi Cd di pucuk (B)

Aktivitas transpirasi dan efek perlakuan ABA pada translokasi Cd akar-ke-pucuk. Perlakuan ABA mereduksi laju transpirasi sebanyak 72% pada ‘Habataki’ dan 64% pada ‘Sasanishiki’, dimana didapatkan hasil tingkat yang sama dari transpirasi pada kedua galur (Gambar 3A). Melalui eksperimen perlakuan Cd, laju transpirasi dipertahankan sama pada kedua galur. Perlakuan ABA menurunkan akumulasi Cd dalam kedua galur (GAmbar 3B). Namun, akumulasi Cd dalam pucuk masih lebih 5,1 kali lebih tinggi pada ‘Habataki’ daripada ‘Sasanishiki’ (Uraguchi, et.al., 2009).

Gambar 4. Waktu transpirasi pada pucuk dari tanaman tembakau dengan bentuk N dan hara.
            Ketika tingkat hara tinggi diberikan, transpirasi pucuk dari NO-3 dan NH4NO-3 segera meningkat setelah pemberian perlakuan, yang kemudian stabil hingga akhir percobaan. Transpirasi pucuk menurun selama waktu yang sama untuk tanaman dengan NH (Gambar 4). Pada tingkat hara yang rendah, transpirasi pucuk dari NO-3 dan NH4NO-3 tanaman tidak meningkat sebanyak tanman tersebut disertakan tingkat N yang sama (Lu, et.al., 2005).



DAFTAR PUSTAKA
Lu, Y.X., Li, C.J., dan Zhang, F.S. 2005. Transpiration, Potassium Uptake and Flow in Tobacco as Affected by Nitrogen Forms and Nutrient Levels. Annals of Botany 95: 991-998.
Niu, J., Chen, F., Mi, G., Li, C., dan Fushuo, Z. 2007. Transpiration, and Nitrogen Uptake and Flow in Two Maize (Zea mays L.) Inbred Lines as Affected by Nitrogen Supply. Annals of Botany 99 : 153-160.
Salisbury, F. B. dan Cleon W. R. 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid I. Bandung: Penerbit ITB.
Schulze, E.D. dan Bloom A.J. 1984. Relationship between Mineral Nitrogen Influx and Transpiration in Radish and Tomato. Plant Physiol 76: 827-828.
Sibbernsen, E. dan Mott, K.A. 2010. Stomatal Responses to Flooding of the Intercellular Air Spaces Suggest a Vapor-Phase Signal Between the Mesophyll and the Guard Cells. Plant Physiology 53: 1435-1442.
Uraguchi, S., Mori, S., Kuramata, M., Kawasaki, A., Arao, T., dan Satoru, I. Root-to-shoot Cd translocation via the xylem is the major process determining shoot and grain cadmium accumulation in rice. 2009. Journal of Experimental Botany 6 (9) : 2677-2688.

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar