Materi: Biologi (Bab 37 Tanah Dan Nutrisi)
Bangsa yang Menghancurkan Tanahnya Adalah Bangsa yang Menghancurkan Dirinya SendiriAspek | Ringkasan |
---|---|
Peristiwa Utama | Dust Bowl (Mangkok Debu) pada tahun 1930-an di Great Plains barat daya, disebabkan oleh kekeringan parah dan teknik pertanian yang tidak tepat. |
Penyebab | Kekeringan berkepanjangan, penggundulan rerumputan pelindung, penanaman gandum dan peternakan, serta erosi angin akibat tanah terbuka. |
Dampak | Badai debu besar menyebabkan tanah subur beterbangan, jutaan hektar lahan rusak, hingga memaksa ratusan ribu orang mengungsi ke daerah lain. |
Dampak Global | Lebih dari 30% lahan pertanian dunia mengalami penurunan produktivitas karena pencemaran, kekurangan mineral, keasaman, salinitas, dan irigasi buruk. |
Impor Tanah Sehat | Tanah sehat penting untuk pertumbuhan tanaman, menyediakan nutrien melalui akar dan atmosfer, mendukung fotosintesis dan nutrisi tanaman. |
Fokus Bab Ini | Membahas sifat fisik tanah, kualitas tanah, nutrien esensial bagi tanaman, dan adaptasi nutrisi tumbuhan dalam hubungan dengan organisme lain. |
Aspek | Penjelasan |
---|---|
Ukuran Partikel Tanah |
|
Asal Partikel Tanah | Dari pengikisan batuan melalui proses mekanis (pembekuan air, pertumbuhan akar) dan kimiawi (asam dari organisme dan akar tumbuhan) |
Komposisi Topsoil (Horizon A) | Campuran partikel mineral, organisme hidup, dan humus (sisa organik). Kedalamannya bervariasi dari beberapa mm hingga meter. |
Fungsi Topsoil | Sumber utama nutrisi bagi tumbuhan dari larutan tanah (air + mineral di pori-pori) |
Peran Pori-Pori Tanah |
|
Tanah Loam | Campuran seimbang pasir, lempung, dan liat. Paling subur karena:
|
Masalah Umum |
|
Keseimbangan Ideal | Pori-pori topsoil idealnya berisi 50% air dan 50% udara |
Perbaikan Sifat Tanah | Dapat dilakukan dengan menambah soil amendment seperti kompos, lumut gambut, kotoran hewan, atau pasir |
Aspek | Penjelasan |
---|---|
Muatan Partikel Tanah | Kebanyakan bermuatan negatif, memungkinkan melekatnya kation bermuatan positif. |
Kation Umum | Kalium (K⁺), Kalsium (Ca²⁺), Magnesium (Mg²⁺) |
Pelepasan Kation | Melalui pertukaran kation: H⁺ menggantikan kation di permukaan tanah, lalu kation masuk ke larutan tanah dan diserap akar. |
Faktor Penentu Kapasitas Tukar Kation | Jumlah tempat perlekatan kation dan pH tanah. Semakin tinggi kapasitas, semakin banyak nutrien tersedia. |
Anion Umum | Nitrat (NO₃⁻), Fosfat (H₂PO₄⁻), Sulfat (SO₄²⁻) |
Sifat Anion | Tidak mudah terikat ke partikel tanah → mudah hilang oleh leaching saat hujan atau irigasi, sehingga tidak tersedia bagi akar. |
Implikasi | Keseimbangan muatan tanah penting untuk retensi nutrien. Kehilangan anion harus dikompensasi dengan manajemen irigasi dan pemupukan yang bijak. |
Aspek | Penjelasan |
---|---|
Humus | Komponen organik utama topsoil, berasal dari dekomposisi organisme mati, feses, daun gugur, dll. Dihasilkan oleh bakteri dan fungi. |
Fungsi Humus |
|
Organisme dalam Topsoil |
|
Peran Cacing Tanah |
|
Peran Akar Tumbuhan |
|
Aspek | Penjelasan |
---|---|
Pengamatan Awal Petani | Panen menurun dari tahun ke tahun meski di lokasi berbeda → menunjukkan penurunan kesuburan tanah. |
Kesadaran tentang Pemupukan | Tanah bisa dipulihkan dan dimanfaatkan terus-menerus jika dipupuk dengan baik → menjadikannya sumber daya terbarukan. |
Dampak Sosial |
|
Tujuan Pertanian Modern | Pertanian berkelanjutan (sustainable agriculture): mempertahankan panen dengan konservasi, keamanan lingkungan, dan keuntungan ekonomi. |
Fokus Kajian dalam Bab Ini |
|
Topik | Penjelasan |
---|---|
Irigasi - Peran dan Dampak |
|
Masalah Irigasi |
|
Solusi Efisien | Irigasi tetes: air dilepaskan perlahan ke zona akar → hemat air & kurangi salinisasi. |
Pemupukan - Tujuan | Memulihkan nutrien yang hilang karena panen → cegah deplesi nutrien & degradasi tanah. |
Jenis Pupuk |
|
Perbandingan |
|
Dampak Negatif |
|
Pengaruh pH terhadap Nutrien |
|
Penyesuaian pH |
|
Adaptasi Tumbuhan | Beberapa tumbuhan menyekresikan anion organik untuk menetralisir toksisitas Al³⁺. |
Tantangan Global | Masalah pH dan toksisitas Al³⁺ serius di daerah tropis yang padat penduduk dan rentan krisis pangan. |
Topik | Penjelasan |
---|---|
Mengontrol Erosi |
|
Mencegah Pemampatan Tanah |
|
Fitoremediasi |
|
Kesimpulan Konservasi Tanah |
|
Topik | Penjelasan |
---|---|
Asal Pertumbuhan Tumbuhan |
|
Kebenaran dari Ketiga Hipotesis | Tanah, air, dan udara semuanya menyumbang terhadap pertumbuhan tumbuhan, meskipun dalam proporsi berbeda. |
Kandungan Air dalam Tumbuhan | 80–90% dari massa segar tumbuhan adalah air. |
Massa Kering Tumbuhan |
|
Kontribusi Tanah | Mineral anorganik dari tanah sangat penting tetapi menyumbang sangat kecil pada massa tumbuhan. |
Unsur yang Melimpah dalam Tumbuhan |
|
Topik | Penjelasan |
---|---|
Unsur Esensial | Unsur yang diperlukan tumbuhan untuk menyelesaikan siklus hidup dan menghasilkan generasi baru. |
Identifikasi Unsur | Melalui kultur hidroponik (tanpa tanah), telah diidentifikasi 17 unsur esensial untuk semua tumbuhan. |
Makronutrien (9 unsur) |
Dibutuhkan dalam jumlah besar Komponen utama senyawa organik: C, O, H, N, P, S Makronutrien tambahan: K, Ca, Mg Peran utama: Nitrogen paling berpengaruh terhadap pertumbuhan & hasil panen. |
Mikronutrien (8–9 unsur) |
Dibutuhkan dalam jumlah kecil Unsur: Cl, Fe, Mn, B, Zn, Cu, Ni, Mo Tambahan khusus: Na (penting untuk tumbuhan C₄ dan CAM) Peran utama: Sebagai kofaktor enzimatik (misalnya Fe dalam sitokrom kloroplas dan mitokondria). |
Contoh Penting |
|
Topik | Penjelasan |
---|---|
Hubungan Gejala dengan Fungsi Mineral |
|
Pengaruh Mobilitas Mineral |
|
Faktor Tambahan |
|
Jenis Defisiensi yang Umum |
Paling sering: N, P, K Jarang terjadi: Mikronutrien – biasanya tergantung wilayah geografi dan jenis tanah. |
Diagnosis & Koreksi |
|
Overdosis Nutrien |
|
Topik | Penjelasan |
---|---|
Masalah Aluminium | Tanah asam meningkatkan kelarutan ion Al³⁺ → merusak akar dan menurunkan hasil panen. |
Mekanisme Resistansi Alami | Akar menyekresikan asam organik seperti asam malat dan asam sitrat yang mengikat ion Al³⁺ dan menurunkan konsentrasinya di tanah. |
Rekayasa Genetik | Luis Herrera-Estrella dan timnya menyisipkan gen sitrat sintase dari bakteri ke dalam tanaman tembakau dan pepaya → tanaman menghasilkan lebih banyak asam sitrat. |
Hasil | Tanaman hasil rekayasa menunjukkan peningkatan resistansi terhadap aluminium dan lebih mampu bertahan di tanah asam. |
Topik | Penjelasan |
---|---|
Dampak Banjir pada Tumbuhan |
|
Kasus Padi di Asia | Musim monsun sering menenggelamkan ladang padi. Sebagian besar varietas padi tidak tahan terendam lama. |
Gen Submergence 1A-1 (Sub1A-1) |
|
Mekanisme Toleransi |
|
Rekayasa Genetik | Varietas padi yang tidak tahan banjir dapat ditingkatkan toleransinya dengan menambahkan ekspresi gen Sub1A-1. |
Topik | Penjelasan |
---|---|
Tanaman Pintar | Tanaman hasil rekayasa genetik yang memberi sinyal sebelum defisiensi nutrien menyebabkan kerusakan. |
Mekanisme Kerja |
|
Syarat Tanah untuk Tanaman Sehat |
|
Catatan Tambahan | Sifat fisik dan kimia tanah hanya separuh faktor – komponen biologis/hidup juga sangat penting untuk mendukung kesehatan tanah secara keseluruhan. |
Topik | Penjelasan |
---|---|
Rizobakteri | Bakteri tanah yang hidup di rizosfer (zona di sekitar akar); populasinya sangat besar dan aktif di lingkungan akar. |
Aktivitas di Rizosfer |
|
Keragaman Mikroba | Berbeda antara jenis tanah dan antarspesies tumbuhan → rizosfer tiap tumbuhan unik dalam komposisi kimia dan mikroorganisme. |
Rizobakteri Pendorong Pertumbuhan Tanaman |
Disebut Plant-Growth-Promoting Rhizobacteria (PGPR); meningkatkan pertumbuhan tanaman melalui:
|
Manfaat Praktis | Inokulasi biji dengan PGPR dapat meningkatkan hasil panen dan mengurangi penggunaan pupuk dan pestisida. |
Keuntungan bagi Bakteri | Sekresi akar menyediakan energi → bakteri memperoleh manfaat dari mendukung kesehatan tumbuhan inangnya. |
Topik | Penjelasan |
---|---|
Peran Nitrogen |
|
Sumber Nitrogen |
|
Jenis Bakteri dalam Siklus Nitrogen |
|
Asimilasi Nitrogen oleh Tumbuhan |
|
Transport dan Kehilangan |
|
Topik | Penjelasan |
---|---|
Masalah Nitrogen | Meskipun 79% atmosfer adalah N₂, tumbuhan tidak dapat menggunakannya karena ikatan rangkap tiga N≡N yang stabil. |
Fiksasi Nitrogen |
|
Rhizobium dan Legum |
|
Keuntungan Mutualisme |
|
Kondisi Anaerobik untuk Fiksasi |
|
Spesifisitas Legum–Rhizobium |
|
Harapan Penelitian | Memahami molekularisasi pembentukan nodul untuk memungkinkan transfer sistem Rhizobium–nodul ke tanaman pangan non-legum seperti jagung atau gandum. |
Topik | Penjelasan |
---|---|
Rotasi Tanaman (Crop Rotation) |
|
Inokulasi Rhizobium | Untuk menjamin simbiosis berhasil, biji legum direndam dalam kultur Rhizobium atau diberi sapuan spora sebelum ditanam. |
Simbiosis pada Tumbuhan Non-Legum |
|
Interaksi Padi–Azolla |
|
Topik | Penjelasan |
---|---|
Pengertian Mikoriza | Hubungan mutualistik antara akar tumbuhan dan fungi tanah; disebut juga "akar jamur". |
Peran Tumbuhan Inang | Menyuplai gula (karbohidrat) secara tetap ke fungi mikoriza. |
Peran Fungi Mikoriza |
|
Kelaziman Mikoriza |
|
Peran Evolusioner |
|
Tipe Mikoriza | Ciri dan Mekanisme | Contoh Tumbuhan Inang |
---|---|---|
Ektomikoriza |
|
|
Mikoriza Arbuskular
(Endomikoriza) |
|
|
Topik | Penjelasan |
---|---|
Ketergantungan Terhadap Fungi Mikoriza |
|
Signifikansi Ekologis Mikoriza |
|
Kasus Garlic Mustard (Alliaria petiolata) |
|
Topik | Penjelasan |
---|---|
Hubungan Simbiosis Umum |
Hampir semua tumbuhan memiliki hubungan mutualistik dengan:
|
Hubungan Nonmutualistik (Adaptasi Tidak Lazim) |
Lebih jarang, tapi ada tumbuhan dengan adaptasi nutrisi yang tidak mutualistik dan justru memanfaatkan organisme lain secara:
|