PENGANTARPENGANTAR ILMU PERTANIANILMU PERTANIAN(IPB 107), SKS =(IPB 107), SKS =22((22--0)0)

TOPIK : DAUR HARA KEHIDUPAN

TIK : TIK : SetelahSetelah mengikutimengikuti kuliahkuliah iniini, , andaandaakanakan dapatdapat menjelaskanmenjelaskan DaurDaur Hara Hara KehidupanKehidupan..

1. PELESTARIAN KEHIDUPAN PERLU KESETIMBANGAN

Keperluan makanan semua bentuk makhluk hidup adadalam kesetimbangan

Energisurya Tumbuhan Makhluk hidup

lain

fotosintesis

Fotosintat = hasil fotosintesisZat-zat anorganik dlm tanah, air, uara diserap tumbuhansbg penyusun molekul organik, terbentuklah makananmanusia dan pakan hewanZat-zat organik yg tdk digunakan akan tersimpan lama, misalnya kayu pd tumbuhan dan gas bumi dlm perut bumiBakteri pembusuk mengurai kembali zat-zat organik mjdair, karbondioksida, amoniak dan garam mineral

2. TUGAS PERTANIAN BAGI MANUSIA

Sistem biologi :Suatu aliran energi dan zat hara yang kontinyu melaluisuatu jaring-jaring berbagai daur atau siklus yang salingberkaitan.Tugas pertanian :Menyalurkan arus sistem biologi melalui jalur-jalur yang menguntungkan bagi satu species tunggal, yaitumanusiaBerbagai masyarakat tumbuhan diganti dengan varietas-varietas yang dibudidayakan (kultivar=cultifated variety)Hasil pertanian budidaya : udang tambak, madu lebah, hutan jati buatan

3. SASARAN TEKNOLOGI DALAM PEMBANGUNAN

• Tujuan teknologi pertanian :Menyalurkan arus zat hara yang lewat melalui daurpangan untuk sebesar-besarnya kepentingan rakyat

• Ciri utama pertanian modern :Keberhasilan meningkatkan kepentingan panganmelalui percepatan arus zat hara melalui arus itu

• Pertanian modern dicapai dg cara usaha mempercepatpengembalian zat hara dari tumbuhan dan hewan kedalam tanah shg diserap kembali oleh tumbuhan baru

• Usaha mempercepat pemulihan unsur hara :pengolahan tanah, pengawetan tanah, pengairan lahankering pengeringan lahan terendam dan pasang surut

• Tercakup dalam ilmu tanah, pengolahan tanah, tekniktanah dan air

4. PERIMBANGAN PEMANFAATAN ENERGI SURYA DI BUMI

Bumi menyerap sebagian besar energi surya, namun sebagian kecil untuk keperluan kehidupan

60% dipantulkan ke angkasa, sisanya diserapatmosfer, laut, daratan, diradiasikan sebagaipanas

Dlm tumbuhan, sinar surya diserap oleh pigmenklorofil yang mampu menyerap cahaya merah danbiru

Pigmen lain : karoten, mampu menyerap warnamerah

Energi

Tumbuhan Karbohidrat + CO2 + H2O

• Energi yg dihasilkan digunakan utk proses oksidasi(bernafas)

• Bernafas : cara makhluk hidup mendapatkan energi

• Karbon hasil fotosintesis = karbon terikat

• Fungsi karbon terikat : metabolisme tumbuhan

• Sisa karbon terikat disimpan sbg polisakarida

• Selulose : polisakarida terlazim dikandung oleh tumbuhan

fotosintesis

▪ Selulose : bahan organik berbentuk serat pembentukkekekaran batang dan daun tumbuhan

▪ Polisakarida lain yg berfungsi sbg cadangan energiadalah amilum (pati), tersimpan dlm umbi, rhizoma, umbi batang, kormus

▪ Selulose dan pati merupakan asupan energi bagihewan

▪ Perbedaan keperluan hara hewan & tumbuhan :- Hara tumbuhan unsur-unsur kimia

Perlu unsur makro N, Ca, P, Mg, K, S, Fe, Mn, Zn, molibden, borTidak perlu asam amino dan vitamin

- Hara hewan senyawa organikPerlu nitrogen dalam bentuk asam amino, kecualiruminansia (pemamah biak)

• Unsur makro yg diperlukan : Ca, P, Mg, K, Na, Cl, S• Ruminansia dpt memanfaatkan jasad renik dlm

rumennya sbg penghasil asam amino dan vitamin• Hewan bukan ruminansia memerlukan vitamin A, D, E,

K, asam askorbat, tiamin, riboflavin, niasin, vitamin B-6, asam pantotenat, vitamin B-12

• Unsur mikro yang dibutuhkan : semua unsurpembentuk hemoglobin, mangan, seng, selenium

Faktor penyebab meningkatnya suhu bumi :

• Karbondioksida sisa pernafasan

• Limbah lain sbg efek teknologi

• Pembangunan

• Populasi tumbuhan hijau berkurang

• Hewan dan tumbuhan memerlukan karbon, hidrogendan oksigen.

Hewan : dlm bentuk karbodioksida, oksigen, air

Tumbuhan : dlm bentuk polisakarida

5. APA YANG DIPERLUKAN TUMBUHAN UNTUK PERTUMBUHANNYA ?

• Tumbuhan hanya perlu unsur hara utkpertumbuhannya, dlm bentuk karbondioksida, oksigen dan air

• Karbondioksida dan oksigen tersedia tanpa batas dibumi

• Air, sering dijadikan faktor pembatas pertumbuhansehingga perlu usaha pengairan, bahkan hujanbuatan utk meningkatkan hasil pertanian

• Pertumbuhan tanaman tergantung pada kemampuantanah menyerap da menyeian unsur hara yang diperlukan

• Derajat keasaman (pH) tanah

6. APAKAH TANAH ITU ?• Tanah terbentuk dari pelapukan dan penghancuran batuan di

permukaan bumi, dlm bentuk mineral kristal dan amorf• Proses pembentukan tanah dipengaruhi lingkungan fisik dan biologi• Lapisan penyusun tanah : horizon• Susunan horizon tanah :

- Serasah : top soil (pucuk tanah) - Batuan empuk- Butir organik mineral - Batuan induk- Butir-butir halus (subsolum)

Fungsi tanah :

Sumber penyedia unsur hara

Tempat peralihan bentuk zat dalam daur makanan

Bagian-bagian anorganik tanah :

• Fraksi liat

• Fraksi debu

• Fraksi pasir

• Fraksi kerikil

Bagian organik tanah disebut HUMUS, tersusun darikoloid yg mudah menyerap zat hara.

Pers

enta

sele

bih

halu

s(%

)Diameter partikel (mm)

Liat Debu Pasir Gravel

PARTIKEL TANAHPARTIKEL TANAHUkuranUkuran partikelpartikel tanahtanah: : halushalus kasarkasarKlasifikasiKlasifikasi partikelpartikel tanahtanah::

TeksturTekstur tanahtanah ::Tanah liat : Tanah liat berpasirTanah lempungTanah lempung berpasirTanah berpasir : bersifat sarang

Tanah yg subur berstruktur remah, yaitu tersusun ataskoloid yg direkat oleh bahan organik hasil buanganjasad renik

Ukuran koloid berkaitan dg kemampuan menyerap ionPemupukan dg zat anorganik : cara utk mengubah

kesetimbangan ion utk kepentingan peresapan zathara

KLASIFIKASI TANAH (TEKSTURKLASIFIKASI TANAH (TEKSTUR))Berdasarkan distribusi ukuran partikel tanah dan plastisitasBerdasarkan distribusi ukuran partikel tanah dan plastisitasMenggunakan:Menggunakan:SegiSegi--tiga tekstur tiga tekstur untuk pertanianuntuk pertanian1.1. International Society of Soil Science (ISSS)International Society of Soil Science (ISSS)2.2. US Department of Agriculture (USDA)US Department of Agriculture (USDA)

1000

0

90

10

10

80

20

20

70

30

30

60

40

40

50

50

50

40

60

60

30

70

70

20

80

80

10

90

90

0

100

100

X%

Y% Z%

1

2

3

456

7

8

9

10

11

12

ISSS:1: heavy clay2: sandy clay3: sandy clay loam4: sandy loam5: loamy sand6: sand7: l ight clay8: clay loam9: loam10: silty clay11: si lty clay loam12: silt loam

Contoh: Leuwikopo : Pasir (x) 25%, Liat (y) 62%, Debu (z) 13%

1000

0

90

10

10

80

20

20

70

30

30

60

40

40

50

50

50

40

60

60

30

70

70

20

80

80

10

90

90

0

100

100

X%

Y% Z%

1

2

34

56

78

9

10 1112

USDA:1: clay2: silty clay3: silty clay loam4: sandy clay5: sandy clay loam6: clay loam7: silt8: silt loam9: loam10: sand11: loamy sand12: sandy loam

DAUR HARA KEHIDUPAN 2

UnsurUnsur HaraHara

•• Unsur hara adalah bagian dari tanah Unsur hara adalah bagian dari tanah yang diperlukan oleh tanah untuk yang diperlukan oleh tanah untuk pertumbuhannyapertumbuhannya

•• Unsur hara esensial adalah unsur hara Unsur hara esensial adalah unsur hara yang sangat diperlukan bagi tanaman, yang sangat diperlukan bagi tanaman, fungsinya tidak dapat digantikan oleh fungsinya tidak dapat digantikan oleh unsur lain unsur lain apabila jumlahnya tidak apabila jumlahnya tidak cukup tanaman tidak dapat tumbuh cukup tanaman tidak dapat tumbuh dengan normaldengan normal

Unsur hara esensialUnsur hara esensial

Unsur hara esensial Unsur hara esensial 1717

unsur makro: C, H, O, N, P, K, Ca, Mg unsur makro: C, H, O, N, P, K, Ca, Mg dan S (diperlukan dalam jumlah dan S (diperlukan dalam jumlah besar)besar)

unsur mikro: Fe, Mn, B, Mo, Cu, Zn, Cl unsur mikro: Fe, Mn, B, Mo, Cu, Zn, Cl dan Co (diperlukan dalam jumlah dan Co (diperlukan dalam jumlah sangat kecil, apabila berlebihan akan sangat kecil, apabila berlebihan akan menjadi racun)menjadi racun)

HUKUM MINIMUM JUSTUS VON LIEBIG

Abad 19 Justus Von Liebig, ahli kimia Jerman mengemukakanHUKUM MINIMUM KESUBURAN TANAH

Daya kemampuan menghasilkan tanah ~ kemampuan tahang kayumemuat suatu cairan

Abad 19 Justus Von Liebig, ahli kimia Jerman mengemukakanHUKUM MINIMUM KESUBURAN TANAH

Daya kemampuan menghasilkan tanah ~ kemampuan tahang kayumemuat suatu cairan

Tanah yg ideal mempunyai unsur hara yang seimbang shgkemampuan produksinya maksimum

Jika tanah kekurangan satu jenis unsur hara tertentu, kemampuanproduksi tidak maksimum

Daya menghasilkan suatu lahan tertentu ditentukan oleh unsur harayang terendah kadarnya di dalam tanah tsb

Pemupukan upaya meningkatkan kadar unsur hara

Kelemahan :

Tidak memperhitungkan interaksi antara berbagai unsur hara ygmenyebabkan hasilnya akan melonjak jika unsur hara tersedia dlmnisbah tertentu

Keseimbangan unsur haraKeseimbangan unsur hara

•• Agar tanaman dapat tumbuh Agar tanaman dapat tumbuh dengan baik perlu adanya dengan baik perlu adanya keseimbangan jumlah unsur hara keseimbangan jumlah unsur hara dalam tanah sesuai dengan dalam tanah sesuai dengan kebutuhan tanamankebutuhan tanaman

Akibat ketidakseimbangan:Akibat ketidakseimbangan:1. kelebihan Cu atau sulfat akan menghambat

penyerapan Mo2. kelebihan Zn, Mn dan Cu dapat menyebabkan

defisiensi Fe3. kebanyakan P dapat menyebabkan kekurangan Zn,

Fe dan Cu4. kelebihan N menyebabkan kekurangan Cu5. kelebihan N dan K mempersulit penyerapan Mn6. kelebihan kapur menghambat penyerapan B7. kelebihan Fe, Cu dan Zn mengurangi penyerapan Mn

DAUR KARBON

• Karbon diambil dari gas CO2 oleh tumbuhan utkfotosintesis

• CO2 juga dihasilkan oleh tumbuhan dan hewan sbghasil pernafasan

• Daur karbon melibatkan dua proses yang bersaingan, fotosintesis dan pernafasan

• Fotosintesis : CO2 + H2O C6H12O6 + O2

• Energi dari karbohidrat digunakan utk pernafasanPernafasan : C6H12O6 + O2 CO2 + H2O + energi

• Walau energi hasil fotosintesis berlebih, jikapengembalian dlm bentuk CO2 terlalu cepat dptmenyebabkan kerusakan bumi

Gambar 1 (Daur Karbon)

DAUR NITROGEN

Nitrogen merupakan unsur hara pembatas dlm hukumJustun Von LiebigNitrogen menjadi penyusun utama protein, diperlukanoleh tumbuhan dan hewan dlm jumlah besarSejumlah besar nitrogen hilang akibat tanah mengalamipembasuhan oleh gerak aliran air dan kegiatan jasad renikAtmosfer mengandung 80% nitrogen bebasNitrogen dibutuhkan tumbuhan dalam bentuk terikat (dlmbentuk senyawa dengan unsur lain)Fiksasi nitrogen : pembentukan nitrogen dlm bentukterikat, terjadi di dlm tanah oleh bakteriJenis bakteri pengikat nitrogen terefisien bersifatsimbiotik, dpt mengikat protein jika bekerjasama dg akartumbuhan polong dan rumpun tropik

Dalam tanah, nitrogen terdapat dalam bahan organik tanahdi berbagai tahap pembusukan, namun blm dptdimanfaatkan tumbuhanNitrogen dimanfaatkan tumbuhan dlm bentuk ion amonium(NH4+) atau ion nitrat (NO3+)Tahapan penguraian asam amino mjd nitrogen anorganik :- NH4+ dibebaskan dari asam amino, diubah jadi NO2-

- NO2- segera diubah oleh tumbuhan hijau mjd NO3+,

Bakteri penghasil ion nitrit dan nitrat bersifat ototrof danaerob (perlu oksigen), shg kehidupannya dipengaruhioleh aerasi tanah, suhu dan kandungan air dlm tanah

- Proses pemanenan menyebabkan nitrogen terikat hilang, diambil oleh bakteri pengubah nitrat menjadi nitrogen

- Proses perubahan nitrit mjd nitrogen bersifat an aerob(hanya berlangsung dlm kondisi tanpa oksigen)

Gambar 2 (Daur Nitrogen)

Nitrat sangat mudah larut dlm tanah sehingga cepat hilangkrn proses pembusukanTaraf ketersediaan nitrogen dlm tanah tergantung padabanyaknya bahan organik, populasi jasad renik, tingkatpembasuhanDlm keadaan alami terjadi keseimbangan antara lajupertumbuhan dan gaya-gaya yg menentukan penyediaannitrogen dlm tanahPemanenan menyebabkan terkurasnya nitrogen krnpengambilan bahan organik dan erosiHal ini menyebabkan pertanian intensif sangat tergantungpada tambahan pupuk nitrogenAwalnya nitrogen berasal dari sumber organik, terutamaguano (kotoran burung)Saat ini nitrogen dibuat menurut proses Haber-Bosch : nitrogen + hidrogen amoniak

UNSUR HARA LAIN

• Unsur hara lain yg penting bagi tumbuhan selain nitrogen adalah fosfor, kalium, kalsium, magnesium, belerang

• Fosfor terdapat dlm asam nukleat berperan mengangkutenergi, diperlukan dlm jumlah kecil dlm bentuksuperfosfat

• Fosfor lebih tahan pembasuhan, ketersediaannyatergantung pd pH tanah

• Kalium diperlukan dlm jumlah agak banyak, tersedia sbgion dapat-tukar teresap pd permukaan koloid tanah

• Humus kaya kalium, tetapi dlm bentuk yg tdk dapatdimanfaatkan langsung sehingga perlu pemupukan

• Pupuk Kalium yg dibutuhkan dlm bentuk Kalium Khloride