bandung at night

kota bandung dimalam hari.... keren juga ya

Unsur Hara Esensial dan Non Esensial

                  pict: http://dc435farming.files.wordpress.com/2011/12/apakah-plant-catalyst-2006-itu-2.jpg

C, H, O, N, P dan S merupakan unsur-unsur yang menyusun protein ataupun protolasma. Di samping enam unsur ini masih ada 15 unsur lain yang dinilai esensial, yaitu : K, Ca, Mg, Fe, Mn, Mo, Cu, B, Zn, Cl, Ni, Na, Co, Va, dan Si. Tidak semua unsur ini dibutuhkan oleh semua tumbuhan, tetapi semua unsur ini ternyata dibutuhkan oleh beberapa tumbuhan. Unsur-unsur ini bersama-sama dengan P dan S biasanya menyusun abu tanaman setelah C, H, O dan N dibebaskan dalam pembakaran. Tiap-tiap unsur dari dua puluh unsur tersebut memegang peranan dalam proses tumbuh dan dapat mengurangi pertumbuhan dan produksi bila terdapat dalam jumlah yang kurang.

Unsur C, H dan O yang terdapat di dalam tanah berasal dari air dan CO₂ yang kemudian dirubah menjadi karbohidrat sederhana melalui proses forosintesa yang akhirnya dijadikan asam-asam amino, protein dan protoplasma. Unsur-unsur ini tidak digolongkan ke dalam unsur-unsur mineral.

Kadar unsur-unsur hara mineral di dalam tanaman dipengaruhi oleh banyak faktor sehingga persentase kandungannya di dalam tanaman berbeda-beda. Metode analisa dapat mempengaruhi susunan suatu unsur di dalam tanaman. Dengan majunya metode dan tehnik analisa maka ketelitian dan ketepatan pengukuran dapat lebih baik. Contoh yang ekstrim adalah belerang. Terakhir ini oleh Venema ditentukan bahwa kadar belerang di dalam tanaman sebenarnya dua sampai seratus kali lebih tinggi dibandingkan dengan data yang lama.

Seringkali juga terjadi salah penggunaan data analisis tanaman. Dalam hal ini data tersebut dipakai sebagai satu-satunya dasar untuk merumuskan program pemupukan. Dasar pemikiran ialah bahwa pupuk yang diberikan setara dengan jumlah yang diserap tanaman. Pendekatan demikian sama sekali mengabaikan faktor-faktor penting lain seperti kehilangan karena pencucian, fiksasi dari beberapa unsur oleh tanah, efesiensi dari berbagai tanaman dalam mengabsorpsi unsur-unsur tertentu, dan lain-lain. Data analisis tanaman bersama-sama dengan keterangan-keterangan tentang faktor-faktor di atas apabila dipertimbangkan secara bersama maka hasil formulasi akan jauh lebih baik.

Peranan dari setiap unsur hara mineral dalam pertumbuhan tanaman dikemukakan secara singkat di dalam uraian-uraian di bawahn ini.

Nitrogen (N)

Unsur ini penting bagi tanaman dapat disediakan oleh manusia melalui pemupukan. Nitrogen umumnya diserap oleh tanaman dalam bentuk NO₃^- dan NH₄⁺ walaupun urea (H₂NCONH₂) dapat juga dimanfaatkan oleh tanaman karena urea secara cepat dapat diserap melalui epidermis daun. Jarang sekali bahwa urea diabsorpsi melalui akar karena di dalam tanah urea dihidrolisa menjadi NH₄⁺. Asam-asam amino yang larut dalam air dan asam nucleic dapat juga diabsorpsi oleh tanaman tingkat tinggi. Tetapi senyawa-senyawa ini biasanya tidak terdapat dalam larutan tanah dalam jumlah yang cukup berarti. Di tanah-tanah yang bereaksi agak masam sampai alkali, dengan aerasi baik, maka bentuk NO₃^-akan banyak dijumpai.

Bentuk N yang diabsorpsi tanaman berbeda-beda. Ada tanaman yang lebih baik tumbuh bila diberi NH₄⁺ ada pula yang lebih baik bila diberi NO₃^- dan ada pula tanaman yang tidak terpengaruh oleh bentuk-bentuk N ini. Tanaman padi sawah mengambil N biasanya mengabsorpsi bentuk NO₃^- yang terbanyak. Nitrogen yang diserap ini di dalam tanaman diubah menjadi –N, -NH, -NH₂. bentuk reduksi ini kemudian diubah menjadi senyawa yang lebih kompleks dan akhirnya menjadi protein.

Protein di dalam sel-sel vegetatif tanaman, umumnya adalah peranan fungsional daripada struktural. Sebagian besar berupa enzym dan sisanya berupa nucleoprotein dimana sebagian terdapat di dalam chromosom. Dengan demikian maka protein bersifat seperti katalisator dan sebagai pemimpin dalam proses metabolisme. Protein-protein yang fungsional tidak stabil, mereka selalu pecah dan kemudian membentuk kembali.

Pemberian N yang banyak akan mengakibatkan pertumbuhan vegetatip berlangsung hebat sekali dan warna daun menjadi hijau tua. Kelebihan N dapat memperpanjang umur tanaman dan memperlambat proses kematangan karena tidak seimbang dengan unsur lain seperti P, K, dan S.

Penyediaan nitrogen berhubungan dengan penggunaan karbohidrat. Apabila persediaan N sedikit maka hanya sebagian kecil hasil photosintesa ini yang dirubah menjadi protein dan sisanya diendapkan. Pengendapan karbohidrat ini menyebabkan sel-sel vegetatip tanaman menebal. Apabila persediaan N cukup banyak maka sedikit sekali yang mengendap karena sebgaian besar dijadikan protein, jadi banyak protoplasma yang terbentuk. Oleh karena protoplasma ini mengikat banyak air, maka tanaman yang dipupuk banyak N biasanya mempunyai kadar air tinggi di dalam sel vegetatip. Sebagai akibatnya tanaman ini tidak resisten terhadap serangan hama ataupun penyakit.

Pada tanaman serat, kelebihan N akan melemahkan serat-seratnya sedangkan untuk tanaman biji-bijian akan menyebabkan tanaman rebah, terutama bila kekurangan kalium atau apabila varietas yang dipakai tidak tahan terhadap pemupukan N yang tinggi. Pemupukan N yang tinggi juga akan mengurangi kadar gula tanaman bit.

Keburukan-keburukan akibat pemupukan N yang dikemukakan di atas biasanya tidak terjadi bila unsur-unsur lain terdapat dalam keadaan yang cukup. Dalam keadaan demikian pemupukan N biasanya sangat meningkatkan produksi tanaman.

Kekurangan N biasanya menyebabkan pertumbuhan tanaman tertekan dan daun-daun menjadi kering. Gejala chlorosis mula-mula timbul pada daun yang tua sedangkan daun-daun muda tetap berwarna hijau. Kenyataan ini membuktikan mobilitas N di dalam tanaman. Apabila akar tanaman tidak dapat mengambil N cukup untuk pertumbuhannya maka senyawa N di dalam daun-daun yang tua menjalani proses autolysis. Dalam hal ini protein dirubah menjadi bentuk yang larut dan ditranslokasi ke bagian-bagian yang muda dimana jaringan meristemnya masih aktif. Pada keadaan kandungan N yang rendah sekali, daun akan menjadi coklat dan mati. Utnuk jenis rumput-rumputan ujung-ujung daun tua mula-mula akan mengering seperti terbakar dan menjalar ke seluruh daun melalui ibu tulang dan melebar ke samping sehingga memberikan bentuk V.

Fosfor (P)

Fosfor bersama-sama dengan Nitrogen dan Kalsium, digolongkan sebagai unsur-unsur utama walaupun diabsorpsi dalam jumlah yang lebih kecil dari kedua unsur tersebut. Tanaman biasanya mengabsorpsi P dalam bentuk ion orthofosfat primer H₂PO₄^- dan sebagian kecil dalam bentuk sekunder HPO₄^2-. Absorpsi kedua ion itu oleh tanaman dipengaruhi oleh pH tanah sekitar akar. Pada pH tanah yang rendah absorpsi bentuk H₂PO₄^- akan meningkat.

Selain kedua bentuk di atas mungkin juga bentuk pirofosfat dan metafosfat dapat diambil oleh tanaman. Akhir-akhir ini TVA (Tennessee Valey Authority) telah mengeluarkan sejumlah pupuk polifosfat dari kalsium, kalium dan amonium dimana terbanyak adalah bentuk pirofosfat dihidrolisakan di dalam air maka absorpsi merupakan pertanyaan yang hanya. Namun demikian, terlepas dari bentuk fosfat yang sebenarnya diabsorpsi tanaman, metafosfat dan pirofosfat merupakan sumber fosfat yang baik.

Tanaman dapat juga mengabsorpsi fosfat dalam bentuk P organik seperti asam nucleic dan phytin. Bentuk-bentuk ini berasal dari dekomposisi bahan organik dan dapat langsung dipakai oleh tanaman. Tetapi karena tidak stabil dalam suasana dimana aktivitas mikrobia tinggi, maka peranan mereka sebagai sumber fosfat bagi tanaman di lapangan menjadi kecil.

Fosfat juga telah ditemukan sebagai bagian dari asam nucleic, phytin, dan fosfolipid-fosfolipid. Dengan demikian pemberian P yang cukup pada saat tanaman masih muda adalah penting untuk meleakkan primordi dari bagian-bagian reproduktif. Fosfat juga mempercepat masaknya buah terutama bagi tanaman serealia. Kekurangan fosfat jelas sekali mengurangi pertumbuhan tanaman. Fosfat penting bagi pembentukkan biji, dan banyak dijumpai di dalam buah dan biji.

Fosfat yang cukup akan memperbesar pertumbuhan akar. Percobaan-percobaan dari Ohlrogge dan rekan-rekannya di universitas Purdue, menunjukkan bahwa apabila pupuk P yang mudah larut diberikan bersama-sama dengan pupuk NH₄⁺ di dalam larikan, maka akar tanaman akan berkembang hebat sekali di daerah itu. Juga ada kenyataan bahwa absorpsi fosfat bertambah bila dipakai pupuk nitrat dibandingkan dengan pupuk amonium.

Fosfor merupakan unsur yang mobil di dalam tanaman. Apabila terjadi kekurangan fosfat maka fosfat di dalam jaringan yang tua diangkat ke bagian-bagian meristem yang sedang aktif. Tetapi oleh karena kekurangan unsur ini menghambat seluruh pertumbuhan tanaman, maka gejala yang jelas pada daun seperti halnya kekurangan unsur-unsur N dan K, jarang terlihat.

Peranan fosfat adalah sangat khusus dalam pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Fosfat atau radikal fosforil di dalam sel-sel tanaman diangkat ke golongan aseptor melalui suatu reaksi yang disebut fosfosilasi sehingga reaktivitas dari suatu zat bertambah. Fosforilasi akan mengurangi enersi aktivitas dari penghalang (barrier) di dalam sel tanaman sehingga memungkinkan semua reaksi-reaksi kimia di dalam proses biologi berlangsung sempurna dan dipercepat.

Perubahan fosfat di dalam tanama terjadi dalam tiga tahap. Pada tahap pertama fosfat anorganik diabsorpsi dan bereaksi dengan molekul atau radikal organik. Pada tahap kedua terjadi proses transfosforilasi dimana golongan fosforil dirubah menjadi molekul-molekul lain. Dan pada tahap ketiga. Fosfat atau pirofosfat dibebaskan dari intermediated phosphorylated oleh proses hidrolisa ataupun melalui substitusi radikal organik. Sumber enersi yang utama untuk perubahan fosfat ke dalam berbagai bentuk kombinasi organik adalah energi potensial oksidasi reduksi yang dihasilkan dalam proses metabolisme oksidatif.

Ikatan-ikatan fosfat organik dari berbagai senyawa-senyawa biologi pada dasarnya merupakan golongan enersi tinggi dan enersi rendah sesuai dengan perubahan enersi bebas pada waktu proses hidrolisa. Walaupun penggolongan ini nampaknya kurang tepat, tetapi untuk perubahan-perubahan dari satu golongan ke golongan yang lain nampaknya mempunyai hubungan yang teratur. Diduga bahwa enersi dari berbagai ikatan fosfat dapat dihubungkan dengan enersi dari perubahan fosforil (phosphoryl transfer potential = P_tp). Nilainya yang dinyatakan dalam kilogram kalori mencerminkan jumlah kegiatan biokimia yang dihasilkan dari suatu ikatan fosfat tertentu.

Tabel 1. menunjukkan perubahan enersi bebas P_tp (DF) dari hidrolisa berbagai bentuk fosforil hasil metabolisme. AMP, ADP, dan ATP berturut-turut merupakan singkatan dari adenosin mono-, di-, dan trifosfat. Senyawa-senyawa fosfat organik yang diberikandalam tabel 3.1. dan lain-lain bentuk senyawa fosfat organik, mempunyai peranan yang terpenting terhadap perubahan-perubahan enersi dalam proses hidup aerobic atau anaerobic dari tumbuhan dan hewan.

Tabel 1. Perubahan-perubahan Enersi Bebas (DF) Dari Beberapa Fosforil Hasil Metabolisme

Hasil Metabolis	Temperatur (OC)	pH	DF Pada Suhu dan pH Tertentu (kilogram kalori)
ATP (-- ADP + fosfat anorganik)	30	7.0	- 7.0
ATP (-- AMP + pirofosfat)	37	7.5	- 8.6
ADP (-- AMP + fosfat anorganik)	25	7.0	- 6.4
Pirofosfat	30	7.0	- 6.6
Glukose -1- fosfat	30	7.0	- 5.0
Galaktose 1-1- fosfat	25	7.0	- 5.0
Glukose -6- fosfat	25	7.0	- 3.3
Fruktose -6- fosfat	30	7.0	- 3.8
Fruktose -1- fosfat	38	5.8	- 3.5
Gliserol-fosfat	25	7.0	- 2.1
Gliseroldehida -1.3- difosfat	25	6.9	- 11.8
Fosfeonal piruvat	30	7.4	- 12.7
Asetifosfat	29	7.0	- 10.1

Bebrapa peran fosfat yang penting ialah dalam proses photosintesa, perubahan-perubahan karbohidrat dan senyawa-senyawa yang berhubungan dengannya, glikolisis, meta bolisme asam amino, metabolisme lemak, metabolisme sulfur, oksidasi biologis, dan sejumlah reaksi dalam proses hidup.

Fosfor betul-betul merupakan unsur yang sangat penting dalam proses transfer enersi, suatu proses yang vital dalam hidup dan pertumbuhan.

Kalium (K)

Kalium diabsorpsi oleh tanaman dalam bentuk K⁺, dan dijumpai dalam berbagai kadar di dalam tanah. Bentuk dapat ditukar atau bentuk yang tersedia bagi tanaman biasanya terdapat dalam jumlah yang kecil. Penambahan K ke dalam tanah biasanya dalam bentuk pupuk K yang larut dalam air : Kcl, K₂SO₄, KNO₃, K- Mg- Sulfat- dan pupuk-pupuk majemuk.

Kebutuhan tanaman akan K cukup tinggi dan akan menunjukkan gejala kekurangan apabila kebutuhannya tidak mencukupi. Dalam keadaan demikian maka terjadi translokasi K dari bagian-bagian yang tua ke bagian-bagian yang muda. Dengan demikian gejalanya mulai terlibat pada bagian bawah dan bergerak ke ujung tanaman.

Berbeda dengan N, S, P dan beberapa unsur lain, K tidak dijumpai di dalam bagian tanaman seperti protoplasma, lemak dan selulosa. Fungsinya nampaknya lebih bersifat katakisator. Terlepas dari kenyataan-kenyataan di atas, kalium mempunyai peran penting sekali terhadap peristiwa-peristiwa fisiologis berikut :

1.      Metabolisme karbohidrat: pembentukkan, pemecahan dan translokasi pati.

2.      Metabolisme nitrogen dan sintesa protein.

3.      Mengawasi dan mengatur aktivitas beragam unsur mineral.

4.      Netralisasi asam-asam organik yang penting bagi proses fisiologik.

5.      Mengaktifkan berbagai enzym.

6.      Mempercepat pertumbuhan jaringan meristematik.

7.      Mengatur pergerakkan stoma dan hal-hal yang berhubungan dengan air.

Peranan-peranan tersebut di atas dapat dilihat dalam berbagai bentuk gejala tumbuh. Daun-daun menjadi kuning, melemahkan batang dari tanaman biji-bijian dan mengakibatkan mudah rendah. Kekurangan kalium akan menyebabkan produksi tanaman berkurang sekali. Sering terjadi bahwa walaupun produksi tanaman berkurang sekali tetapi gejala kekurangan tidak timbul. Peristiwa ini dikenal sebagai kelaparan yang tersembunyi (hidden hunger) dan tidak saja terbatas pada kalium tetapi juga berlaku untuk unsur hara lainnya. Kekurangan kalium juga mengurangi resistensi terhadap penyakit. Serangan pouldry dan penyakit busuk akar pada tanaman alfalfa, mildew pada gandum bertambah hebat pada tanah-tanah yang kekurangan kalium. Pengaruh kalium juga terlihat pada kwalitas buah.

Pengaruh kekurangan kalium secara keseluruhan baik terhadap pertumbuhan maupun terhadap kwalitasnya merupakan akibat pengaruhnya terhadap proses-proses fisiologis. Kekurangan kalium akan merubah aktivitas enzym invertase, diastase, peptase dan katalase pada tanaman tebu juga kalium berpengaruh atas aktivitas pyruvic kinase pada beberapa tanaman.

Proses photosintesa dapat berkurang bila kandungan kalium rendah dan pada saat itu respirasi bertambah besar. Hal ini akan menekan persediaan karbohidrat yang tentu akan mengurangi pertumbuhan tanaman. Translokasi gula pada tanaman tebu berkurang sekali bila kadar kalium rendah. Dari percobaan terbukti bahwa pada tanah-tanah yang kadar kalium rendah translokasi ini berkurang menjadi kurang lebih setengah dari kecepatan translokasi normal, yaitu kira-kira 2.5 cm/menit.

Peranan kalium dan hubungan dengan kandungan air dalam tanaman adalah penting dalam mempertahankan turgor tanaman itu yang sangat diperlukan agar proses-proses metabolisme lainnya dapat berlangsung dengan baik.

Pengaruh yang penting lainnya adalah dalam proses metabolisme protein. Pada tanaman yang kadar kaliumnya rendah ternyata perubahan bentuk-bentuk amida ke protein terlambat sehingga dijumpai akumulasi dari N-amida. Percobaan-percobaan membuktikan bahwa dengan naiknya kadar kalium maka kandungan protein tanaman juga bertambah sedangkan sebaliknya jumlah senyawa N-nonprotein berkurang. juga diperoleh kenyataan bahwa tanaman makanan ternak dengan kadar N-nonprotein tinggi akan membahayakan hewan karena mudah terjadi proses dominasi. Dalam proses ini akan dibebaskan sejumlah NH₃ yang dapat membahayakan hewan.

Oleh karena hewan dan manusia memperoleh sejumlah kalium berasal dari tumbuh-tumbuhan, maka kalium yang cukup bagi tanaman kita adalah penting. Peranan kalium dalam proses metabolisme hewan pada prinsipnya adalah untuk menimbulkan arus bioelektrik.

Kalsium (Ca)

Kalsium dibutuhkan oleh semua tanaman tingkat tinggi, dan diambil dalam bentuk Ca⁺⁺. Kalsium banya dijumpai di dalam daun, dan pada beberapa tanaman dijumpai dalam bentuk Ca-oksalat di dalam sel-sel tanaman tersebut. Juga kalsium dapat dijumpai dalam bentuk ion di dalam cairan sel.

Tanaman yang kekurangan kalsium akan terganggu pembentukkan pucuk dan ujung-ujung akar. Dengan demikian, pertumbuhan tanaman dapat terhenti apabila kadar kalsium rendah sekali.

Peranan khusus dari kalsium belum jelas. Secara klasik dikemukakan bahwa diduga kalsium memegang peranan dalam pembentukkan middle lamella dari sel-sel oleh karena peranannya dalam pembentukkan kalsium pekat.

Kalsium juga diduga penting dalam pembentukkan dan peningkatan kadar protein dalam mitchondria. Apabila ini benar maka peranan mitchondria dalam repirasi aerobik, yang berarti pula peranannya dalam absorpsi unsur hara. Ini berarti bahwa ada hubungan langsung antara kalsium dan absorpsi ion oleh tanaman.

Peranan kalsium dalam pembentukkan protein dihubungkan dengan peranan kalsium dalam absorpsi nitrat dan aktivitas beberapa enzym.

Peranan kalsium dala pemanjangan sel, dan hubungannya dengan perkembangan jaringan-jaringan meristematik belum dapat dipastikan oleh karena terdapat hasil-hasil percobaan yang saling bertentangan. Hal ini terutama disebabkan oleh adanya interaksi dengan zat-zat tumbuh tertentu, dengan kation-kation tertentu, dan untuk akar terdapat interaksi dengan pH dari media tmbuh. Namun demikian telah dapat dipastikan bahwa akar tanaman tidak memanjang dalam media tanpa kalsium. Kalsium biasanya digolongkan dalam unsur yang mobil dalam tanaman.

Magnesium (Mg)

Magnesium diabsorpsi dalam bentuk ion Mg dan merupakan satu-satunya mineral yang menyusun chlorophyl. Dengan demikian maka peranan Mg menjadi cukup jelas. Kadar Mg dalam tanaman berkisar antara 0.1 – 0.4 %.

Walaupun sebagian besar magnesium dijumpai di dalam chloropyl, tetapi sering juga cukup banyak dijumpai di dalam biji. Nampaknya ia mempunyai hubungan dengan metaolisme fosfat dan juga memegang peranan khusus dalam mengaktifkan beberapa sistem enzym. Mg juga berperan dalam sintesa protein dan Mg diduga mendorong pembentukkan rantai polypeptide dari asam-asam amino. Oleh sebab itu kekurangan g mengakibatkan jumlah N-protein menurun dan N-protein meningkat.

Magnesium termasuk unsur yang mobil dengan demikian dapat ditranslokasikan dari bagian-bagian yang tua ke bagian yang muda apabila mulai terjadi defisiensi. Oleh sebab itu gejala sulfur kurang lebih sama dengan fosfor, tetapi pada alfalfa, kubis dan turnips, kadarnya dapat lebih besar.

Kekurangan sulfur ditandai dengan gejala-gejala berikut : chlorosis seluruh tanaman, tanaman kerdil, batangnya kecil dan kurus. Gejala kekurangan S pada banyak tanaman sama dengan nitrogen sehingga seringkali terjadi salah menilai masalah di lapangan.

Perbedaan gjala terutama terletak pada perbedaan sifat dari kedua unsur ini. Sulfur sukar ditranslokasi dari bagian yang tua ke bagian yang muda apabila terjadi kekurangan unsur ini. Dengan demikian gejala kekurangan sulfur akan terlihat pada bagian-bagian yang muda.

Peranan sulfur dalam pertumbuhan dan metabolisme tanaman sangat banyak dan penting.

1.      Sulfur dibutuhkan untuk sintesa asam-asam amino yang mengandung S, seperti cystine, cyctine, dan methonine dan juga untuk sintesa protein.

2.      Sulfur mengaktifkan enzym-enzym protolytic tertentu seperti papainase, contoh-contohnya adalah papain, bromelin dan ficin.

3.      Sulfur merupakan bagian dari: vitamin-vitamin tertentu, coenzym A, biotin, thiamin (vitamin B₁) dan glutathiono.

4.      Sulfur terdapat juga di dalam minyak beberapa tanaman rempah dan bawang.

5.      Sulfur menaikkan kadar minyak tanaman seperti kedele.

6.      Rantai disulfida (-S-S-) akhir-akhir ini dihubungkan dengan struktur protoplasma, dan jumlah gugusan subhidril (-SH) dalam tanaman dalam beberapa hal telah dihubungkan dengan kenaikan day tahan terhadap suhu rendah.

Nilai biologik dari suatu protein yang dinyatakan dengan indeks EAA (Essential Amino Aci) ditentukan dengan jalan membandingkan kadar asam amino dengan kadarnya pada protein hewani yang berkwalitas tinggi. Penelitian-penelitian tentang nilai gizi suatu bahan makanan menunjukkan bahwa asam amino yang mengandung S menentukan nilai biologik dari protein yang dikandungnya, bahkan lebih penting dari kandungan lysin. Para peneliti ini bahkan engemukakan bahwa sebagian besar dari penduduk dunia hidup dari bahan makanan yang rendah kadar methioninnya.

Pemupukan dengan sulfat dapat menaikkan kadar methionin, cyctine dan kandungan S total di dalam tanaman (Tabel 2).

Tabel 2. Pengaruh Ion Sulfat Terhadap Kadar Methionin, Cystine dan S Total di

Dalam Dua Strain Alfalfa *)

Perlakuan SO42- (ppm)	Methionine (mg/g N)		Cyctine (mg/g N)		% S
	C – 3	C – 10	C – 3	C – 10	C – 3	C – 10
0	10.6	17.6	21.5	24.4	0.100	0.089
1	20.8	27.6	28.6	35.2	0.103	0.098
3	33.6	34.9	37.0	43.6	0.129	0.12
9	38.0	40.3	38.9	42.9	0.186	0.200
27	41.4	43.9	42.9	45.0	0.229	0.227
81	43.4	44.3	43.6	46.0	0.244	0.242

*) Sumber asli: Tisda;e et. al., Agron. J. 42:221 (1950)

Dari data pada Tabel 2 terlihat bahwa kemampuan kedua strain Alfalfa dalam pembentukkan methionine dan cyctine berbeda. Kemampuan dari berbagai species atau strain tanaman dalam memanfaatkan unsur hara dari jumlah yang tersedia secara efektif untuk membentuk berbagai senyawa di dalam tubuhnya merupakan suatu sifat yang penting terutama bila dilihat dalam hubungan dengan gizi makanan hewan maupun manusia. Oleh sebab itu merupakan bahan yang penting untuk diteliti. Kekurangan sulfur dapat menyebabkan akumulasi N-nonprotein, dan ini akan sangat membahayakan ternak.

Apabila ternak ruminant dapat menggunakan sulfat, sulfida dan juga unsur S dalam pembentukkan protein, maka ternak nonruminant harus ada methionine di dalam ransumnya baru dapat membentuk protein.

Pemupukan N dalam jumlah besar dapat menyebabkan akumulasi nitrat dan amida di dalam tanaman. Kadar nitrat yang tinggi di dalam tanaman akan bersifat racun bagi hewan. Akumulasi ini terutama terjadi apabila kadar S di dalam tanah rendah. Kenyataan ini baru saja diperoleh peneliti-peneliti di Norwegia. Mereka menunjukkan bahwa bahaya dari kandungan nitrat yang tinggi dihilangkan pemupukan S yang cukup. Tanaman dengan bandingan N : S (%N : %S) sebesar 10 : 1 sampai 20 : 1 dinilai cukup baik untuk diberikan kepada ternak ruminant.

Boron (B)

Boron dalam tanah umumnya terdapat dalam bentuk asam borat yang tak terdisosiasi (H₃BO₃, pK 9.2) dan diserap tanaman. Bentuk-bentuk lain yang jumlahnya sedikit ialah B₄O₇^2-, H₂BO₃^-, HBO₃⁼ dan BO₃^--. Juga diambil tanaman tetapi tidak nyata pengaruhnya bagi tanaman. Kadarnya dalam tanaman-tanaman monokotil berkisar antara 6 – 18 ppm dan dalam dikotil antara 20 – 60 ppm. Kadar 20 ppm dalam dayn tua berbagi tanaman biasanya dinilai cukup.

Beberapa tanaman terutama jenis kacang-kacangan, sangat sensitif terhadap unsur ini. Dosis B yang dipakai dengan hasil baik untuk alfalfa dapat bersifat racun bagi kacang-kacangan. Boron relatif immobil di dalam tanaman sehingga gejala defisiensi pertama-tama terlihat pada pucuk-pucuk muda yang selanjutnya diikuti oleh kematian daun-daun muda. Daun yang termuda akan menjadi hijau pucat, terutama pada bagian dasarnya. Jaringan pada bagian pangkal daun pecah, sehingga apabila daun itu tumbuh terus maka ia seakan-akan terpilih.

Berbagai tanaman akar (root crops) dipengaruhi sekali oleh kekurangan boron. Jaringan-jaringan dalam dari akar-akar pecah dan memberikan warna hitam yang dinamakan hati coklat atau hitam (brown atau black heart) seperti sering terlihat pada bit gula. Mengapa kekurangan boron memberikan gejala seperti disebutkan di atas, tidak diketahui dengan jelas.

Boron dinyatakan mengambil peran dalam metabolisme karbohidrat dan pergerakkan gula dengan jalan membentuk senyawa kompleks dari boron gula yang bersifat permeable atau dengan mempengaruhi membran sel sehingga sifatnya lebih permeable untuk gula.

Boron juga mempengaruhi perkembangan sel, dan sistesa-sintesa penting lainnya. Fungsi lain adalah bahwa unsur ini merupakan inhibitor dalam pembentukkan tepung.

Percobaan-percobaan juga membektukan bahwa transpirasi tanaman kacang-kacangan yang diberi boron lebih besar dari pada yang tidak memdapat boron. Reduksi ini terutama disebabkan karena kecepatan absorpsi air berkurang serta morfologi tanaman kekurangan B tidak normal.

Juga kekurangan boron akan menyebabkan terhentinya penambahan sel. Pembelahan sel dalam hal ini jelas tidak terhenti oleh karena tidak adanya gula, protein asam nukleat tetapi bahwa tidak ada boron menyebabkan terjadinya abnormalitas dalam dinding sel sehingga pengaturan sel untuk mitosis terganggu.

Sarjana-sarjana Rusia akhir-akhir ini mendapatkan bahwa kekurangan boron menurunkan kandungan asam rebonucleic acid (RNA) pada ujung-ujung batang dan akar dari tanaman kacang-kacangan dan bunga matahari yang ditanam dalam kultur air sedangkan kandungan asam desxyribonucleic (DNA) pada bagian-bagian itu juga berkurang pada tanaman bunga matahari. Pemberian boron ternyata mengembalikan produksi normal dari RNA dan DNA. Hal ini menunjukkan bahwa kekurangan boron akan lebih mengganggu metabolisme asam nucleic dari pada metabilisme karbohidrat.

Besi (Fe)

Kadar Fe sebesar 50 – 250 ppm dalam tanaman dinilai cukup. Besi diambil oleh tanaman dalam bentuk ion ataupun dalam bentuk garam-garam kompleks organik (chelate) dan dapat juga diabsorpsi oleh daun apabila besi sulfat atau kompleks Fe organik diberikan melalui daun. Pada beberapa tanaman, jarum-jarum besi yang dibenamkan ke dalam batang dapat merupakan sumber besi bagi tanaman itu. Walaupun Fe³⁺ dapat siabsorpsi oleh tanaman, tetapi dalam proses metabolisme ion Fe²⁺ yang aktif. Oleh sebab itu dapat terjadi bahwa walaupun kadar ion  ferri banyak di dalam jaringan tanaman, gejala kekurangan besi dapat juga timbul.

Kekurangan besi sering terjadi di tanah-tanah berkapur atau tanah alkali tetapi juga dapat timbul di tanah-tanah asam apabila dilakukan pemupukan fosfat yang terlalu berat. Tanaman-tanaman yang sering menunjukkan gejala ini adalah jeruk, sorghum, kedele, jenis sayur-sayuran dan tanaman liar, dan sebagainya.

Gejala kekurangan mula-mula terlihat pada daun yang muda karena tidak dapat ditranslokasi dari bagian yang tua ke bagian meristem. Sebagai akibatnya pertumbuhan terhenti. Gejala ini mula-mula timbul sebagai chlorosis diantara tulang daun yang muda. Dalam keadaan yang lebih lanjut, gejala ini tersebar cepat ke seluruh helai daun sehingga warnanya menjadi putih.

Fungsi khusus dari besi adalah mengaktifkan berbagai sistem enzym antara lain catalase, cytochrome, oksidase, aconitase, sintesa khlorofil, peptidilproline hydrolase dan nitrogenesa (dalam fiksasi N₂, terdapat pada rhizobium, dll). Kekurangan basi akan melemahkan mekanisme dari sitem prosuksi khloropyl. Hal ini terbukti dari percobaan dimana kadar khloropyl meningkat dengan pemberian besi secara terus menerus.

Besi juga diduga mempunyai hubungan dengan sintesa protein khloropyl. Keseimbangan antara jumlah besi dengan jumlah Mo, P, Mn dan Cu perlu mendapat perhatian khusus.

Besi mampu mengganti sebagian fungsi Mo sebagai kofaktor logam yang penting untuk kegiatan enzym reduktase nitrat pada kedele.

Mangan (Mn)

Kadar normal dalam tanaman berkisar antara 20-500 ppm. Kekuranga Mn biasanya terjadi bila kadarnya dalam bagian atas menjadi 15-25 ppm. Mangan diabsorpsi tanaman dalam bentuk ion mangano, Mn²⁺ dan juga dalam bentuk molekul senyawa kompleks organik. Bentuk-bentuk ini dapat juga diserap melalui daun.

Mangan tidak mobil dalam tanaman sehingga gejala defisiensinya muncul mula-mula pada bagian yang muda. Pada tahap pendahuluannya gejalanya berupa chlorosis diantara tulang-tulang daun.

Pada tanah-tanah yang masa dimana biasanya kadar Mn tinggi, tanaman akan keracunan. Daun-daun akan mengkerut ataupun timbul bercak-bercak keratan pada daun.

Terlihatnya Mn dalam fotosintesis terutama adalah pada evaluasi O₂. Mn juga berperan dalam proses-proses oksidasi reduksi dan reaksi-reaksi dekarboksilasi dan hidrolisis. Mn juga dapat mengganti Mg dalam banyak reaksi fosforilasi dan reaksi-reaksi tranfer. Mn juga dilukiskan dalam banyak reaksi enzym dalam siklus asam sitrat. Dalam hal transformasi enzym Mn sama efektif seperti Mg. Mn mempengaruhi kadar enzym dalam tanaman dan nampaknya kadar Mn tinggi mendorong pemecahan dari indolencetic acid (IAA). Juga Mn merupakan aktivator khusus dari enzym prolidase dan glutamyl transferase.

Akhir-akhir ini diketemukan bahwa Mn mempunyai peranan dalam salah satu proses fotokimia seperti reaksi Hill. Penelitian-penelitian Australia menemukan bahwa Mn merupakan bagian dari chloroplast tomat. Dalam usaha mengisolasi Mn dari chloroplast dengan konsentrasi KCN yang tinggi ternyata reaksi Hill terhalang sama sekali. Dari kenyataan ini disimpulkan bahwa Mn secara langsung mengambil bagian di dalam reaksi Hill pada chloroplast.

Mn seperti halnya dengan unsur-unsur mikro yang lain dibutuhkan dalam jumlah yang kecil sedangakan dalam jumlah yang besar dapat menjadi racun. Cara mengatasinya biasanya dengan jalan pengapuran sampai pH 5.5.

Tembaga (Cu)

Kadar normal Cu jaringan tanaman berkisar antara 5-20 ppm. Defisiensi muncul bila kadarnya menjadi lebih kecil dari 4 ppm dalam bahan kering. Tembaga diambil tanaman dalam bentuk ion kupri Cu2+, dan juga dalam bentuk molekul kompleks organik. Bentuk-bentuk ini (garam-garam Cu dan Cu kompleks) dapat juga diambil melalui daun, sehingga untuk mengatasi kekurangan Cu biasanya dilakukan penyemprotan pada daun.

Kekurangan Cu biasanya dijumpai di tanah-tanah organosol tetapi juga pada tanah-tanah berkapur dan berpasir kuarsa. Tanaman yang biasanya respons terhadap pemupukan Cu ialah bit, clover, carrots, jagung, gandum, dan pohon buah-buahan. Gejala defisiensinya untuk tiap jenis tanaman berbeda. Pada tanaman jagung daun-daun termuda berwarna kuning dan pertumbuhannya tertekan, dan apabila keadaan kekurangan makin parah maka daun-daun yang muda menjadi putih pucat sedangkan daun yang tua mati. Pada tingkat yang lebih lanjut jaringan-jaringan pada ujung-ujung dan tepi daun mati dan memberikan gejala kekurangan Cu mula-mula berupa warna pucat dari daun-daun muda dan ujung-ujungnya mati. Sedangkan banyak tanaman sayuran yang kekurangan Cu memperlihatkan tanah layu, kemudian timbul bercak-bercak hijau kebiruan, menjadi chlorotik, mengeriting dan bunga-bunga biasa tidak terbentuk.

Cu berfungsi sebagai aktivator untuk berbagi enzym yang meliputi tyrosinase, laktase, oksidase asam askorbat. Juga berfungsi pada photosynthetic electron transport dan dalam pembentukkan nodule (tidak langsung).

Kekurangan Cu juga menyebabkan akumulasi besi pada tanaman jagung dan terutama pada nodenya. Seperti halnya dengan besi dan Mn, jumlah Cu yang haris ada di dalam tanaman harus dihubungkan dengan jumlah logam-logam berat yang lain. Hal ini mungkin lebih penting daripada jumlah absolutnya, agar tanaman dapat berfungsi dengan baik.

Seng (Zn)

Kadar normal dalam bahan kering berkisar antara 25-150 ppm. Kurang dari 25 ppm tanaman akan kekurangan Zn dan lebih dari 400 ppm akan keracunan. Seng diambil tanaman dalam bentuk Zn²⁺ tetapi juga dapat diambil dalam bentuk molekul garam kompleks organik seperti EDTA. Pemberian garam-garam Zn yang larut maupun Zn kompleks melalui daun merupakan cara yang sering ditempuh untuk mengatasi kekurangan Zn.

Defisiensi Zn telah dikemukakan pada berbagai tanaman antara lain pada tanaman jagung, sorghum, jeruk, polong-polongan, kapas dan berbagai tanaman sayuran. Gejala pertama terlihat pada daun yang muda dimulai dengan khlorosis diantara tulang-tulang daun diikuti dengan berkurangnya laju pertumbuhan tunas dan dapat memberikan gejala roset untuk beberapa tanaman.

Gejala yang umum terjadi pada tanaman adalah :

1.      Timbulnya daerah-daerah berwarna hijau muda, kuning, atau putih diantara tulang-tulang daun terutama daun-daun yang tua di bagian bawah.

2.      Jaringan-jaringan pada daerah tersebut di atas mati.

3.      Ruas-ruas tanaman/ batang memendek sehingga daun-daunnya memberikan bentuk roset.

4.      Daun-daun menjadi kecl, sempit dan agak tebal. Bentuknya seringkali tidak sempurna.

5.      Daun-daun lebih cepat gugur.

6.      Pertumbuhan tertekan.

7.      Bentuk buah seringkali tidak sempurna dan kecil atau tidak berbuah sama sekali.

Seperti halnya dengan unsur hara mikro yang lain, seng dalam kadar yang relatif kecil dapat bersifat racun bagi tanaman. Kesetimbangan konsentrasinya di dalam tanaman dengan konsentrasi logam-logam berat yang lain adalah lebih penting daripada konsentraso absolutnya. Kekurangan Zn biasanya timbul pada tanah-tanah berkapur atau tanah-tanah yang diberi perlakuan P berat.

Fungsi Zn dalam tanaman meliputi (1) metabilisme auxin (meliputi sintesa tryptofan dan metabolisme tryptamin, (2) dehydrogenase enzym, (3) fosfodiesterase, (4) carbonic anhydrase, (5) superoksida dismutase, (6) mendorong pembentukkan cytochrome, dan (7) menstabilkan fraksi ribosom.

Molibdenum (Mo)

Kadar normal dalam bahan kering tanaman adalah kurang dari 1 ppm, tetapi kurang dari 0.2 ppm tanaman akan kekurangan Mo. Tetapi dalam kasus-kasus ekstrim kadar Mo dalam tanaman dapat mencapai 1000-2000 ppm. Kadar Mo dalam nodule kacang-kacangan dapat mencapai 10 kali kadarnya dalam daun.

Peranan Mo sebagai unsur essensiil baru saja ditetapkan dibandingkan dengan unsur-unsur lain. Mo mungkin sekali diambil tanaman dalam bentuk MoO₄^2-. Dibutuhkan dalam jumlah yang sangat kecil, dan kelebihan sedikit saja dapat bersifat racun bagi ternak yang memakan bahan hijauan hasil perlakuan Mo. Kesulitan-kesulitan dalam pelaksanaan pemupukan Mo terutama disebabkan karena jumlah yang terlalu kecil. Di Australia biasanya hanya dicampur 24 oz oksida Molibdat dengan 2240 lb superfosfat. Untuk mendapatkan suatu campuran yang meratapun merupakan suatu masalah.

Gejala defisiensinya banyak dikemukakan pada berbagai tanaman dan biasanya dimulai dengan gejala chlorosis diantara tulang-tulang daun. Pada tanaman polong-polongan daun-daun biasanya menjadi kuning pucat dan pertumbuhannya tertekan. Gejala ini juga merupakan ciri khas dari kekurangan nitrogen. Hal ini disebabkan karena Mo dibutuhkan oleh Rhizobium untuk fiksasi N. Mo juga dibutuhkan oleh tanaman-tanaman bukan polong-polongan, untuk reduksi nitrat.

Kekurangan Mo akan menggangu fiksasi nitrogen, asimilasi nitrogen dan reduksi nitrat yang berarti mengganggu sintesa asam-asam amino  dan protein. Mo juga mempengaruhi akumulasi nitrat dan menekan aktivitas oksidase asam askorbat dan merupakan aktivator bagi enzym reduksi nitrat dan oksidase xanthine.

Chlor (Cl)

Kadar Cl dalam tanaman biasanya berkisar antara 0.2 – 2 %, tetapi kadar 10% tidak biasa ditemukan. Chlor diabsorpsi tanaman dalam bentuk Cl^- dan baru saja ditetapkan sebagai unsur essensiil (pertengan 1950). Brom dalam konsentrasi yang agak tinggi dapat mengganti sebagian fungsi dari chlorseperti halnya antara natrium dengan kalium.

Hingga saat ini kekurangan chlor terbanyak dikenal dalam penelitian dengan kultur hara di rumah kaca. Tetapi beberapa tanaman dilapangan menunjukkan respons terhadap unsur ini, seperti tembakau, tomat, lobak, kol, bit, gandum, jagung, kentang, kapas, carrots dan erces.

Chlor dalam jumlah yang berlebihan dapat merusak tanaman seperti pada tembakau dan kentang. Untuk kedua specien ini, daun-daun menebal dan cenderung menggulung. Dalam keadaan yang berlebihan ini, maka kwalitas penyimpanan dari kentang dan kwalitas bakar dari tembakau akan berkurang.

Gejala defisiensi chlor sukar dikenal. Dikatakan bahwa tanaman yang kekuranagn chlor memperlihatkan warna daun seperti perung. Pada percobaan dengan kultur hara di rumah kaca, kekurangan chlor menekan perkembangan akar. Pengetahuan tentang fungsi chlor dalam nutrisi tanaman relatif belum ada. Cl belum ditemukan dalam hasil metabolisme sehingga peranannya diduga erat kaitannya dengan tekanan osmotik cairan sel, dan kemungkinan dalam hubungan dengan peranan netralisasi dari kation yang berdampak pada proses-proses biokimia dan biofisik. Cl juga dapat menjadi counter ion pada saat kadar K⁺ meningkat, jadi dengan demikian menjaga turgar daun dan bagian tanaman yang lain. Cl juga ternyata berperan dalam evolusi O₂ pada photosystem II dalam proses photosintesa. Serapan NO₃^- dan SO₄⁼ dapat berkurang karena bersaing dengan Cl^-.

Cobalt (Co)

Belum diketahui apakag cobalt dibutuhkan oleh tanaman tingkat tinggi walaupun telah ditemukan beberapa pengaruh dari unsur ini terhadap jenis leguminosao. Cobalt dibutuhkan oleh rhizobium untuk fiksasi nitrogen sehingga bertitik tolak dari produksi polong-polongan secara biasa, maka unsur ini dinilai essensiil. Cobalt penting untuk rhisobium karena ia merupakan pembentuk vitamin B12 (cyanicibalamine), yang sangat penting untuk pembentukkan heamoglobin dan diperlukan untuk fiksasi nitrogen.

Penelitian-penelitian tentang peranan Co terhadap ektivitas rhizobium menunjukkan bahwa rhizobium yang diinokulasi pada tanaman legume dengan media bebas cobalt, tidak tumbuh. Percobaannya sulit karena konsentrasi yang dipakai terlalu kecil, berkisar antara 0.1 – 1.0 ppb (part per billion : 1 billion = 1.000.000.000) sesuai dengan kebutuhan organisme-organisme ini.

Peneliti-peneliti Rusia akhir-akhir ini mendapatkan bahwa cobalt dapat memperbaiki pertumbuhan, transpirasi dan photosintesa dan pada kacang-kacangan dan mustard, kadar chlorophyl dalam daun baik. Selanjutnya dikemukakan bahwa kadar air dan aktivitas katalase dalam daun bertambah, sedangkan konsentrasi cairan sel berkurang karena perlakuan cobalt.

Peranan cobalt selain dalam sinthesa vitamin B12, belum diketahu. Tetapi ada percobaan yang menunjukkan bahwa kemungkinan cobalt merupakan salah satu dari logam-logam yang mengaktifkan enzym-enzym arginase, lecithinase, exalacetic decarboxylase dan enzem malat, tetapi ia tidal mempunyai fungsi khusus.

Vanadium (V)

Vanadium merupakan unsur yang essensiil bagi ganggang hijau, scenedesmus, tetapi untuk tanaman tingkat tinggi belum terbukti. Vanadium dapat mengganti molybden sampai batas-batas tertentu dalam butriso azotobakter. Beberapa peneliti mengemukakan pendapat tentang peranan V pada rhizcbium, tetapi belum diterima secara umum. Hubungan unsur ini dengan nutrisi tanaman sama sekali belum diketahui.

Natrium (Na)

Kadar dalam tanaman dapat berkisar dari 0.1 – ± 10 % dalam daun kering. Natrium diabsorpsi dalam bentuk Na⁺. Secara umum natrium belum diakui sebagai unsur esensiil, tetapi essensiil bagi tanaman-tanaman dari golongan C₄. tetapi hasil-hasil percobaan menunjukkan bahwa unsur ini essensiil untuk tanaman bit dan bukan sekedar sebagai pengganti peranan kalium. Telah lama diketahui bahwa pertumbuhan beberapa tanaman distimulir oleh perlakuan natrium dan terutama terjadi pada tanah-tanah yang kekurangan kalium. Ada beberapa tempat di Indonesia dimana petani memupuk pohon kelapanya dengan garam dapur.

Natrium mempengaruhi pengikatan air oleh tanaman dan menyebabkan tanaman itu tahan kekeringan. Pada tanah-tanah dengan kadar natrium rendah, daun-daun tenaman bit menjadi hijau tua dan tipis. Tanaman cepat menjadi layu. Gejala nekrotik diantara tulang daun dapat juga terjadi seperti kalium.

Peranan kalium dalam proses fisiologi belum banyak diketahui, tetapi beberapa yang telah diketahui adalah (1) dalam akumulasi asam eksalat, (2) peran bersama dengan K, (3) dalam pembukaan stomata, dan (4) mengatur reduktase nitrat.

Silikon (Si)

Dalam tanah terutama terdapat bentuk Si(OH)₄ dan diduga tanaman menyerap dalam bentuk ini. Essensialitas dari Si untuk pertumbuhan tanaman tingkat tinggi merupakan pertanyaan yang hangat. Akhir-akhir ini telah ditetapkan bahwa Si essensiil bagi padi, tebu dan rumput disamping beberapa tanaman lain seperti gandum, ketimun, desmondium clover, lettuce, dll. Pentingnya Si bagi ganggang telah lama diketahui tetapi akhir-akhir ini peneliti-peneliti Jepang dalam percobaan dengan kultur hara menemukan bahwa pada tanaman padi silikon dapat menambah tinggi tanaman, jumlah batang, berat basah, dan berat kering tanaman. Apabila pada masa reproduksi pemberian Si dihentikan maka jumlah butir tiap malai dan persentase biji yang masa berkurang. Diduga mungkin Si juga essensiil untuk beberapa tanaman lain seperti ketimun dan gandum.

Fungsi Si dalam proses metabolisme dan fisiologi tanaman belum ditemukan. Namun Si nampaknya berperan dalam menjaga agar daun-daun tidak terkulai sehingga meningkatkan photosintesa, meningkatkan resistensi terhadap hama, dan meningkatkan daya oksidasi akar sehingga tanaman padi lebih toleran terhadap kadar Fe dan Mn yang tinggi.

Cara Pemilihan BIOINDIKATOR Tanah

pict: http://2.bp.blogspot.com/_AJnRBYfjyYo/TS0F2qc0SmI/AAAAAAAACdY/qXqR9vs5_sU/s1600/soil-life.jpg

Bioindikator adalah kelompok atau komunitas organisme yang keberadaannya atau perilakunya di alam berhubungan dengan kondisi lingkungan, apabila terjadi perubahan kualitas air maka akan berpengaruh terhadap keberadaaan dan perilaku organisme tersebut, sehingga dapat digunakan sebagai penunjuk kualitas lingkungan. Organisme sebagai bioindikator kesehatan tanah bersifat sensitif terhadap perubahan, mempunyai respon spesifik, dan ditemukan melimpah di dalam tanah (Primack, 1998 dalam Arianto, 2010). Jenis-jenis bioindikator adalah sebagai berikut : 

1.    Mikroflora sebagai bioindikator tanah terdiri atas bakteri, fungi, dan alga. Mikroflora berperan penting dalam dekomposisi atau transformasi bahan organik.
2. Mikrofauna sebagai bioindikator kesehatan tanah terdiri atas protozoa, nematoda, small size collembola dan mites. Mikrofauna ini berperan penting sebagai dekomposer bahan organik, mineralisasi nutrien, regulasi mikroflora termasuk patogen, dan dekomposisi agrokemikal. Jumlah keanekaragaman mikrofauna di dalam tanah dipengaruhi oleh pengolahan tanah, pemupukan, pH dan salinitas tanah serta pestisida. Populasi mikrofauna juga dipengaruhi oleh logam berat, limbah, polutan industri, dll sehingga keberadaan mikrofauna dapat dijadikan indikator adanya polutan tanah.
3. Makrofauna adalah invertebrata yang berukuran >2 mm. Makrofauna sangat berperan dalam bioindikator kesehatan. Peran makrofauna di dalam tanah antara lain adalah memperbaiki struktur tanah, meningkatkan aerasi dan draenase, dekomposisi sampah, dll. Makrofauna yang berada di dalam tanah dikelompokkan kedalam beberapa ordo, yaitu Isopoda, Arachnida, Orthoptera, Coleoptera, Hymenoptera, Diptera, dan Makrofauna lain (Gasteropoda, Blattidae, Acarida, Homoptera dan Hemiptera, Lepidoptera, Diptera, Chilopoda, dan Embioptera).

 Karakteristik Bioindikator

Bioindikator kesehatan tanah harus memiliki karakteristik dalam meningkatkan dan mempertahankan kesehatan tanah. Karakteristik bioindikator kesehatan tanah antara lain :

·        Mempunyai peran penting di dalam tanah.

·        Memiliki daya tahan tinggi terhadap toksisitas akut maupun toksisitas kronis.

·        Populasinya stabil.

·        Relatif mudah dikenali di alam.

 Proses Bioindikator di dalam Tanah

Bahan organik tanaman merupakan sumber energi utama bagi kehidupan biota tanah, khususnya makrofauna tanah, sehingga jenis dan komposisi bahan organik tanaman menentukan kepadatannya. Bahan organik dirombak oleh mikroba tanah. Bahan organik tanaman akan mempengaruhi tata udara pada tanah dengan adanya jumlah pori tanah karena aktivitas biota tanah. Oleh aktivitas biota tanah, bahan organik tanaman dirombak menjadi mineral dan sebagian tersimpan sebagai bahan organik tanah. Bahan organik tanah sangat berperan dalam memperbaiki sifat fisik tanah, meningkatkan aktivitas biologi tanah dan meningkatkan ketersediaan hara bagi tanaman (Arianto, 2010).

Alga merupakan salah satu mikroflora yang dapat dimanfaatkan sebagai bioindikator logam berat karena dalam proses pertumbuhannya, alga membutuhkan sebagai jenis logam sebagai nutrien alami, sedangkan ketersediaan logam dilingkungan sangat bervariasi. Suatu lingkungan yang memiliki tingkat kandungan logam berat yang melebihi jumlah yang diperlukan, dapat mengakibatkan pertumbuhan alga terhambat, sehingga dalam keadaan ini eksistensi logam dalam lingkungan adalah polutan bagi alga (Bachtiar, 2007).

 Pengaruh Bioindikator terhadap Kualitas Tanah

Keberlanjutan produksi pertanian membutuhkan pemeliharaan kualitas tanah. Istilah kualitas tanah (soil quality) yang diaplikasikan pada ekosistem menunjukkan kemampuan tanah untuk mendukung secara terus menerus pertumbuhan tanaman pada kualitas lingkungan yang terjaga (Magdoff, 2001). Menurut The Soil Science Society of America, yang dimaksud dengan kualitas tanah adalah kapasitas suatu jenis tanah yang spesifik untuk berfungsi di alam atau dalam batas ekosistem terkelola, untuk mendukung produktivitas biologi, memelihara kualitas lingkungan dan mendorong kesehatan hewan dan tumbuhan (Herrick,2000)

Untuk aplikasi di bidang pertanian, yang dimaksud kualitas tanah adalah kemampuan tanah untuk berfungsi dalam batas-batas ekosistem yang sesuai untuk produktivitas biologis, mampu memelihara kualitas lingkungan dan mendorong tanaman dan hewan menjadi sehat (Magdoff, 2001). Secara lebih terinci kualitas tanah didefinisikan sebagai kecocokan sifat fisik, kimia, dan biologi yang bersamasama: (1) menyediakan suatu media untuk pertumbuhan tanaman dan aktivitas biologi; (2) mengatur dan memilah aliran air dan penyimpanan di lingkungan; serta (3) berperan sebagai suatu penyangga lingkungan dalam pembentukan dan pengrusakan senyawa-senyawa yang meracuni lingkungan. Untuk mengekspresikan kualitas tanah, berbagai indikator yang berbeda telah digunakan baik yang bersifat statis seperti kerapatan ruang (bulk density), porositas, dan kandungan bahan organik; ataupun yang bersifat dinamis dengan menggunakan model simulasi. Kerapatan ruang atau porositas bukan kriteria yang dapat dipercaya untuk membedakan pengaruh penggunaan lahan yang berbeda dalam jangka panjang, tetapi bahan organik tanah merupakan parameter yang relatif stabil yang menggambarkan pengaruh pengelolaan dan tipe tanaman pada periode yang cukup lama (Pulleman et al., 2000). Komunitas organisme tanah selain berperan penting dalam proses ekologi, seperti siklus hara juga respon terhadap gangguan pada lingkungan tanah seperti kontaminasi terhadap logam berat dan pestisida. Singkatnya sistem biologi sangat sensitif terhadap degradasi yang baru terjadi sekalipun, sehingga perubahan status biologi dari sistem tersebut dapat menjadi peringatan dini atas kemunduran lingkungan (Pankhurst, Doube, dan Gupta, 1997). Bioindikasi didefinisikan sebagai penggunaan suatu organisme baik sebagai bagian dari suatu individu suatu kelompok organisme untuk mendapatkan informasi terhadap kualitas seluruh atau sebagian dari lingkungannya (Hornby dan Bateman, 1997). Menurut Doran dan Zeiss (2000), tedapat lima kriteria yang harus dipenuhi oleh suatu indikator termasuk bioindikator untuk dapat menilai kualitas tanah, yaitu: (1) sensitif terhadap variasi pengelolaan; (2) berkorelasi baik dengan fungsi tanah yang menguntungkan; (3) dapat digunakan dalam menguraikan proses-proses di dalam ekosistem; (4) dapat dipahami dan berguna untuk pengelolaan lahan; serta (5) mudah diukur dan tidak mahal.

 Perbandingan Keefektifan Organisme Flora dan Fauna sebagai Bioindikator Tanah

Lingkungan tanah merupakan lingkungan yang terdiri dari gabungan antara lingkungan abiotik dan lingkungan biotik. Gabungan dari kedua lingkungan ini menghasilkan suatu wilayah yang dapat dijadikan sebagai tempat tinggal bagi beberapa jenis makhluk hidup, salah satunya adalah mesofauna tanah. Tanah dapat didefinisikan sebagai medium alami untuk pertumbuhan tanaman yang tersusun atas mineral, bahan organik, dan organisme hidup. Bagi ekosistem darat, tanah merupakan titik pemasukan sebagian besar bahan ke dalam tumbuhan. Melalui akar-akarnya tumbuhan menyerap air, nitrat, fosfat, sulfat, kalium, tembaga, seng dan mineral esensial lainnya. Dengan semua ini, tumbuhan mengubah karbon dioksida (dimasukkan melalui daun) menjadi protein, karbohidrat, lemak, asam nukleat dan vitamin yang dari semuanya itu tumbuhan dan semua heterotrof bergantung. Bersamaan dengan suhu dan air, tanah merupakan penentu utama dalam produktivitas bumi (Kimball, 1999).                                     

Fauna tanah merupakan salah satu komponen tanah. Kehidupan fauna tanah sangat tergantung pada habitatnya, karena keberadaan dan kepadatan populasi suatu jenis fauna tanah di suatu daerah sangat ditentukan oleh keadaan daerah tersebut. Dengan perkataan lain keberadaan dan kepadatan populasi suatu jenis fauna tanah di suatu daerah sangat tergantung dari faktor lingkungan, yaitu lingkungan biotik dan lingkungan abiotik. Fauna tanah merupakan bagian dari ekosistem tanah, oleh karena itu dalam mempelajari ekologi fauna tanah faktor fisika-kimia tanah selalu diukur (Suin, 1997). Suhu tanah merupakan salah satu faktor fisika tanah yang sangat menentukan kehadiran dan kepadatan organisme tanah., dengan demikian suhu tanah akan menentukan tingkat dekomposisi material organik tanah. Fluktuasi suhu tanah lebih rendah dari suhu udara, dan suhu tanah sangat tergantung dari suhu udara. Suhu tanah lapisan atas mengalami fluktuasi dalam satu hari satu malam dan tergantung musim. Fluktuasi itu juga tergantung pada keadaan cuaca, topografi daerah dan keadaan tanah (Suin, 1997). Menurut Wallwork (1970), besarnya perubahan gelombang suhu di lapisan yang jauh dari tanah berhubungan dengan jumlah radiasi sinar matahari yang jatuh pada permukaan tanah. Besarnya radiasi yang terintersepsi sebelum sampai pada permukaan tanah, tergantung pada vegetasi yang ada di atas permukaannya.

Pengukuran pH tanah juga sangat diperlukan dalam melakukan penelitian mengenai fauna tanah. Suin (1997), menyebutkan bahwa ada fauna tanah yang hidup pada tanah yang pH-nya asam dan ada pula yang senang hidup pada tanah yang memiliki pH basa. Untuk jenis Collembola yang memilih hidup pada tanah yang asam disebut dengan Collembola golongan asidofil, yang memilih hidup pada tanah yang basa disebut dengan Collembola golongan kalsinofil, sedangkan yang dapat hidup pada tanah asam dan basa disebut Collembola golongan indifferen. Metode yang digunakan pada pengukuran pH tanah ada dua macam, yaitu secara calorimeter dan pH meter. Keadaan iklim daerah dan berbagai tanaman yang tumbuh pada tanahnya serta berlimpahnya mikroorganisme yang mendiami suatu daerah sangat mempengaruhi keanekaragaman relatif populasi mikroorganisme. Faktor-faktor lain yang mempunyai pengaruh terhadap keanekaragaman relatif populasi mikroorganisme adalah reaksi yang berlangsung di dalam tanah, kadar kelembaban serta kondisi-kondisi serasi (Sutedjo dkk., 1996).

 Fauna Tanah

Fauna tanah adalah fauna yang hidup di tanah, baik yang hidup di permukaan tanah maupun yang terdapat di dalam tanah (Suin,1997). Beberapa fauna tanah, seperti herbivora, sebenarnya memakan tumbuh-tumbuhan yang hidup di atas akarnya, tetapi juga hidup dari tumbuh-tumbuhan yang sudah mati. Jika telah mengalami kematian, fauna-fauna tersebut memberikan masukan bagi tumbuhan yang masih hidup, meskipun adapula sebagai kehidupan fauna yang lain. Fauna tanah merupakan salah satu kelompok heterotrof (makhluk hidup di luar tumbuh-tumbuhan dan bakteria yang hidupnya tergantung dari tersedianya makhluk hidup produsen) utama di dalam tanah. Proses dekomposisi dalam tanah tidak akan mampu berjalan cepat bila tidak ditunjang oleh kegiatan makrofauna tanah. Keberadaan mesofauna tanah dalam tanah sangat tergantung pada ketersediaan energi dan sumber makanan untuk melangsungkan hidupnya, seperti bahan organik dan biomassa hidup yang semuanya berkaitan dengan aliran siklus karbon dalam tanah.

Dengan ketersediaan energi dan hara bagi mesofauna tanah tersebut, maka perkembangan dan aktivitas mesofauna tanah akan berlangsung baik dan timbal baliknya akan memberikan dampak positif bagi kesuburan tanah. Dalam sistem tanah, interaksi biota tanah tampaknya sulit dihindarkan karena biota tanah banyak terlibat dalam suatu jaring-jaring makanan dalam tanah (Arief, 2001). Burges dan Raw (1967) dalam Rahmawaty (2000), menjelaskan bahwa secara garis besar proses perombakan berlangsung sebagai berikut : pertama-tama perombak yang besar atau makrofauna meremah-remah substansi habitat yang telah mati, kemudian materi ini akan melalui usus dan akhirnya menghasilkan butiran-butiran feses. Butiran-butiran tersebut dapat dimakan oleh oleh mesofauna dan atau makrofauna pemakan kotoran seperti cacing tanah yang hasil akhirnya akan dikeluarkan dalam bentuk feses pula. Materi terakhir ini akan dirombak oleh mokroorganisme terutama bakteri untuk diuraikan lebih lanjut.

Selain dengan cara tersebut, feses juga dapat juga dikonsumsi lebih dahulu oleh mikrofauna dengan bantuan enzim spesifik yang terdapat dalam saluran pencernaannya. Penguraian akan menjadi lebih sempurna apabila hasil ekskresi fauna ini dihancurkan dan diuraikan lebih lanjut oleh mikroorganisme terutama bakteri hingga sampai pada proses mineralisasi. Melalui proses tersebut, mikroorganisme yang telah mati akan menghasilkan garam-garam mineral yang akan digunakan oleh tumbuh-tumbuhan lagi. Dengan melihat proses aliran energi yang dikemukakan oleh Burges and Raw (1967) dalam Rahmawaty (2000), dapat dikatakan bahwa tanpa adanya keberadaan mesofauna tanah, proses perombakan materi (dekomposisi) tidak akan dapat berjalan dengan baik.

Peranan Fauna Tanah

Organisme-organisme yang berkedudukan di dalam tanah sanggup mengadakan perubahan-perubahan besar di dalam tanah, terutama dalam lapisan atas (top soil), di mana terdapat akar-akar tanaman dan perolehan bahan makanan yang mudah. Akar-akar tanaman yang mati dengan cepat dapat dibusukkan oleh fungi, bakteria dan golongan-golongan organisme lainnya (Sutedjo dkk., 1996).  Serangga pemakan bahan organik yang mambusuk, membantu merubah zat-zat yang membusuk menjadi zat-zat yang lebih sederhana. Banyak jenis serangga yang meluangkan sebagian atau seluruh hidup mereka di dalam tanah. Tanah tersebut memberikan serangga suatu pemukiman atau sarang, pertahanan dan seringkali makanan. Tanah tersebut diterobos sedemikian rupa sehingga tanah menjadi lebih mengandung udara, tanah juga dapat diperkaya oleh hasil ekskresi dan tubuh-tubuh serangga yang mati. Serangga tanah memperbaiki sifat fisik tanah dan menambah kandungan bahan organiknya (Borror dkk., 1992). Wallwork (1976), menegaskan bahwa serangga tanah juga berfungsi sebagai perombak material tanaman dan penghancur kayu. Szujecki (1987) dalam Rahmawaty (2000), mengatakan bahwa faktor-faktor yang mempengaruhi keberadaan serangga tanah di hutan, adalah: 1) struktur tanah berpengaruh pada gerakan dan penetrasi; 2) kelembaban tanah dan kandungan hara berpengaruh terhadap perkembangan dalam daur hidup; 3) suhu tanah mempengaruhi peletakan telur; 4) cahaya dan tata udara mempengaruhi kegiatannya. Suhardjono (2000), menyebutkan pada sebagian besar populasi Collembola tertentu, merupakan pemakan mikoriza akar yang dapat merangsang pertumbuhan simbion dan meningkatkan pertumbuhan tanaman. Di samping itu, Collembola juga dapat berfungsi menurunkan kemungkinan timbulnya penyakit yang disebabkan oleh jamur. Collembola juga dapat dijadikan sebagai indikator terhadap dampak penggunaan herbisida. Pada tanah yang tercemar oleh herbisida jumlah Collembola yang ada jauh lebih sedikit dibandingkan pada lahan yang tidak tercemar.

 Fungsi  Tanaman sebagai Bioindikator Kesehatan Tanah

Tanaman yang tumbuh pada suatu lahan dapat mencirikan kondisi dari suatu lahan tersebut apakah mempunyai kualitas sifat tanah yang baik atau tidak. Tanaman yang perkembangannya baik dapat tumbuh dengan optimal dan  menghasilkan produksi tinggi sesuai dengan yang diharapkan. Akan tetapi bila tanaman ditanam pada lahan yang terdegradasi maka biasanya pertumbuhan tanaman tidak optimal dan terhambat sehingga menghasilkan produktivitas yang rendah dan apabila pada tingkat yang lebih lanjut akan mati. Sebagai bioindikator  pada kualitas tanah pada suatu lahan. Tanaman mempunyai bebrapa fungsi yaitu:

1.    Dapat mengidentifikasi kekahatan unsur hara tanah melalui pertumbuhannya yang tidak optimal, misalnya melalui warna daun.

2.     Dapat mengetahui tingkat kesuburan tanah berdasarkan pertumbuhan tanaman.

3.    Produktivitas yang dihasilkan dapat menunjukkan kondisi suatu lahan bermasalah atau tidak (mengetahui kualitas tanah).

 Hambatan  Tanaman sebagai Bioindikator Kesehatan Tanah

Bagaimanapun terdapat hambatan dalam mengidentifikasi tanah terdegradasi bila hanya menggunakan faktor tanaman saja sebagai indikator. Hal ini disebabkan:

1.    Tanaman mempunyai tingkat sensitivitas yang berbeda-beda terhadap perubahan sifat kualitas tanah. Ada tanaman yang cepat terpengaruh terhadap sifat tanah, dan ada juga yang tidak terpengaruh oleh perubahan sifat kualitas tanah.

2.  Sering tidak menunjukkan adanya gangguan secara vegetatif. Terkadang tanaman pada tanah terdegradasi mempunyai fase vegetatif yang bagus tetapi tidak menghasilkan pada fase generatif.

3.      Faktor pendukung tanaman berbeda-beda. Tanaman dapat tumbuh dan berproduksi bagus tidak hanya dari faktor tanahnya tetapi terdapat faktorfaktor lain yaitu: varietas yang digunakan, penambahan bahan organik, penambahan pupuk, iklim, pengendalian PHT, dan kesesuaian lahan.