Makalah Ekologi Tanaman

MAKALAH

EKOLOGI TANAMAN

 

Oleh :

Hidayat Insad

   NIM  : 13.01.04.0.010-01

PROGRAM STUDI 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 Besar,   Juli 2014

Penulis

DAFTAR ISI

                                                                                                                  Halaman

KATA PENGANTAR............................................................................................... i

DAFTAR ISI............................................................................................................. ii

BAB I PENDAHULUAN

          1.1. Latar Belakang........................................................................................ 1

          1.2. Tujuan...................................................................................................... 2

BAB II PEMBAHASAN

          2.1. Fotosintesis.............................................................................................. 3

2.2. Faktor Abiotik Terhadap Tertumbuhan Tanaman................................... 7

2.3. Faktor Pembatas Pertumbuhan Tanaman............................................ 11

BAB III PENUTUP

3.1. Kesimpulan............................................................................................ 20

DAFTAR PUSTAKA

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Fotosintesis merupakan suatu proses dimana terjadi sintesa karbohidrat tertentu dari karbondioksida dan air yang dilakukan oleh sel-sel yang berklorofil dengan adanya cahaya matahari dan di hasilkan atau dibebaskan gas oksigen. Proses fotosintesis juga dinamakan asimulasi karbon, salah satu kemampuan tumbuhan hijau ada memanfaatkan zat karbon udara untuk diubah menjadi bahan organik bila tersedia cahaya yang cukup. Secara umum persamaan reaksi kimia pada pristiwa pada fotosintesis dapat dituliskan sebagai berikut:

6CO2+6H2O   cahaya matahari  C6H12O6+6O2 klorofil                         

Persamaan reaksi diatas tidaklah menunjukkan mekanisme dari proses fotosintesiss, melainkan menunjukkan hasil akhir yabg dihasilkan dalam proses fotosintesis (Prawirahartono, 1998: 89).

Fotosintesis merupakan proses pembakaran dalam tubuh tanaman yang akan menghasilkan oksigen yang berfungsi untuk proses pernapasan pada manusia oleh karena itu manusia tidak dapat terlepas dari tumbuhan karena apabila tidak ada tumbuhan maka tidak akan ada udara untuk pernapasan manusia. Oleh karena itu manusia tidak bisa terlepas dari lingkungan untuk kebuuhan hidupnya (Odum, 1967).

Persamaan fotosintesis : 6CO2+6H2O cahaya matahari  C6H12O6+6O2 klorofil    

Dari persamaan diatas menujukkan bahwa hubungan antara zat-zat yang dipakai dan dihasilkan oleh proses fotesintesis melibatkan stidak-tidaknya 2 (dua) proses yang amat berbeda menjadi jelas setelah dilakukannya percobaan. Tumbuhan air yang hijau, Elodea merupakan organisme uji percobaan. Bila sepotong tumbuhan itu ditempatkan terbalik didalam larutan encer NaHCO3, (yang merupakan sumber CO2) diterangi dengan lampu senter mak gelembung oksigen akan segera dkeluarkan dari bagian potong tangkainya. Karena laju fotosintesis tidak meningkatnya penyinaran, maka Blackman mengambil kesimpulan bahwa paling tidak ada dua proses berlainan yang terlibat: satu, suatu reaksi yang memerlukan cahaya dan yang satu lagi reksi yang tidak memerlukan cahaya. Yang terakhir dinamai “reaksi gelap” walau dapat berlangsung terus dalam terang. Blackman berteori bahwa pada intensitascahaya sedang “reaksi terang” membatasi atau melajukan seluruh proses (Kimball, 1994: 180).

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. Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena. Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna biru (400-450 nanometer) dan merah (650-700 nanometer) dibandingkan hijau (500-600 nanometer). Cahaya hijau ini akan dipantulkan dan ditangkap oleh mata kita sehingga menimbulkan sensasi bahwa daun berwarna hijau. Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan panjang tertentu. Hal ini karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih banyak energi.

Di dalam daun, cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi. Tumbuhan memiliki dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem yaitu fotosistem II dan fotosistem I. Fotosistem II terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680 nanometer, sedangkan fotosistem I 700 nanometer. Kedua fotosistem ini akan bekerja secara simultan dalam fotosintesis, seperti dua baterai dalam senter yang bekerja saling memperkuat.

Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II, membuatnya melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai transpor elektron. Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP, satuan pertukaran energi dalam sel. Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau kekurangan elektron yang harus segera diganti. Pada tumbuhan dan alga, kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil. Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan oksigen.

Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan dari air, bukan dari karbon dioksida. Pendapat ini pertama kali diungkapkan oleh C.B. van Neil yang mempelajari bakteri fotosintetik pada tahun 1930-an. Bakteri fotosintetik, selain sianobakteri, menggunakan tidak menghasilkan  oksigen karena menggunakan ionisasi sulfida atau hidrogen. Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II, cahaya juga mengionisasi fotosistem I, melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron yang akhirnya mereduksi NADP menjadi NADPH.

2.1.2      Reaksi Gelap

ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam proses fotosintesis memicu berbagai proses biokimia. Pada tumbuhan proses biokimia yang terpicu adalah siklus Calvin yang mengikat karbon dioksida untuk membentuk ribulosa (dan kemudian menjadi gula seperti glukosa). Reaksi ini disebut reaksi gelap karena tidak bergantung pada ada tidaknya cahaya sehingga dapat terjadi meskipun dalam keadaan gelap (tanpa cahaya) (Hardianto, 30: 2004).

Faktor pembatas tersebut dapat mencegah laju fotosintesis mencapai kondisi optimum meskipun kondisi lain untuk fotosintesis telah ditingkatkan, inilah sebabnya faktor-faktor pembatas tersebut sangat mempengaruhi laju fotosintesis yaitu dengan mengendalikan laju optimum fotosintesis. Selain itu, faktor-faktor seperti translokasi karbohidrat, umur daun, serta ketersediaan nutrisi mempengaruhi fungsi organ yang penting pada fotosintesis sehingga secara tidak langsung ikut mempengaruhi laju fotosintesis

Berikut adalah beberapa faktor utama yang menentukan laju fotosintesis :

1.    Intensitascahaya
Laju fotosintesis maksimum ketika banyak cahaya.

2.    Konsentrasikarbondioksida
Semakin banyak karbon dioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yang dapt digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis.

3.    Suhu
Enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya. Umumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim.

4.    Kadarair
Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis.

5.    Kadarfotosintat(hasilfotosintesis)
Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang, laju fotosintesis akan naik. Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh, laju fotosintesis akan berkurang.

6.    Tahappertumbuhan
Penelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa. Hal ini mungkin dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh.

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 (Sitompul, 1995).

Tanaman C3 adalah kelompok tumbuhan yang menghasilkan senyawa phospho gliseric acid yang memiliki 3 atom C pada proses fiksasi CO₂ oleh ribolusa diphosphat (Budiarti, 2008).

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 (Budiarti, 2008).

Tanaman C4 adalah tanaman dengan hasil pertama dalam fotosintesis di mesofil berupa suatu molekul dengan 4 atom C (Gardner, 1991).

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 (Gardner, 1991).

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 (Lakitan, 1995).

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 (Reece, 2011).

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. (Gardner, 1991)

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.

·         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.

·         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.

·         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.

·         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.

·         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.

·         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.

·         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.

·         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.

·         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.

·         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.

·         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).

·         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

·         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.

·         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.

·         Kekurangan Boron

Daun berwarna lebih gelap dibanding daun normal , tebal , dan mengkerut.

·         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.

·         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.

·         Kelebihan Besi

Pemberian pupuk dengan kandungan Fe tinggi menyebabkan nekrosis yang ditandai dengan munculnya bintik-bintik hitam pada daun.

2.3.10   Mangan (Mn)

·         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.

·         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.

·         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.

·        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.

·         Kekurangan Tembaga (Cu)

Daun berwarna hijau kebiruan , tunas daun menguncup dan tumbuh kecil, pertumbuhan bunga terhambat.

·         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.

·         Kekurangan Molibdenum

Ditunjukkan dengan munculnya klorosis di daun tua , kemudian menjalar ke daun muda.

·         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).

·         Kelebihan Cobalt

Cobalt jauh lebih tinggi untuk fiksasi nitrogen daripada amonium gizi. Tingkat kekurangan nitrogen dapat mengakibatkan gejala defisiensi.

·         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. 

DAFTAR PUSTAKA

Campbell dan Reece. 2002 Biologi Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta : Erlangga.

Darmawan dan Baharsjah. 1983. Pengantar Fisiologi Tumbuhan . Jakarta : PT Gramedia.

 Devlin, Robert M. 1975. Plant Physiology Third Edition. New York : D. Van Nostrand.

Dwijoseputro, D. 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid 2. Jakarta : Gramedia.

Dwijoseputro. 1994. Pengantar Fisiologi Tanaman. Jakarta : Gramedia.

Guttman, Burton S. Dan and John, W. Hopkins. 1983. Understanding Biology. New York : Harcourt Brace Jovanovich, Inc.

Kimball. 1994. Biologi Umum. Jakarta: Erlangga.     

Odum. 1997. Biologi umum. Jakarta: Gramedia.

Prawiraharto. 1996. Anatomi Tumbuhan. Surabaya: Intan Pariwara.