Proses masuknya air dan unsur hara terlarut ke dalam jaringan akar dapat dilakukan secara apolastik dan symplastik. Ruang-ruang antar sel dari jaringan epidermis dan kortek adalah tempat masuknya unsur hara secara osmosis (apoplastik). Pada lapisan endodermis terdapat garis kaspari (casparian strip) yang tidak dapat ditembus oleh unsur hara secara osmosis amupun difusi biasa.
Berdasarkan hasil percobaan pola penyerapan unsur hara CaCl2oleh akar mununjukkan bahwa, pada tahap pertama unsur hara akan masuk akar dengan kecepatan cukup tinggi, kemudian pada tahap kedua terjadi penurunan kecepatan dan akhirnya berada dalam kecepatan yang konstan. Apabila akar dimasukkan dalam larutan aquades, maka sebagian ion Ca2+ akan keluar dari akar. Ketika akar ini dimasukkan lagi dalam larutan MgSO4, maka sebagian ion Ca2+ kembali keluar dari akar.
Gambar 15. Apoplastik dan symplastik pada akar
Pada tahap awal penyerapan ion Ca2+ berlangsung secara osmosis memasuki ruang-ruang antar sel (apoplast) dan menembus dinding sel(symplast)epidermis dan kortek. Ruang ini disebut ruang bebas sel akar (apparent free space) yang mempunyai daya serap tinggi.
Penyerapan dan Pelepasan senyawa/ion Aquades CaCl2 MgSO4 Waktu (tahapan)
Gambar 16. Pola penyerapan CaCl2oleh akar tanaman
Ketika ion mulai melewati membran kaspari (casparian membrant) yang terdapat dalam jaringan endodermis proses absorbsi ion mulai berjalan lambat namun konstan. Ketika akar dicelupkan dalam aquades maka ion-ion yang terdapat dalam ruang bebas sel akar akan keluar. Ketika akar direndam dalam larutan MgSO4, maka ion Ca2+yang terdapat dalam dinding sel yang terdapat dalam jaringan epidermis dan kortek akan terserap keluar, karena afinitas elektorn Mg2+ lebih besar dibanding Ca2+ dan dinding sel yang bermuatan negatif lebih menyukai Mg2+ (karena afinitasnya lebih tinggi). Ion Ca2+ yang telah berhasil melewati membran kaspari tidak dapat ditarik keluar oleh perendaman dengan aquades maupun MgSO4.
Mekanisme penyerapan ion Ca2+ seperti yang digambarkan di atas dapat menggambarkan mekanisme penyerapan air dan unsur hara oleh akar tanaman. Beberapa ion yang dapat diabsorbsi akar tanaman adalah:
a. Nitrogen, dalam bentuk ion nitrat (NO3-) atau amonium (NH4+)
b. Phosphorus dalam bentuk PO4
3-c. Potassium dalam bentuk ion K+
d. Calcium dalam bentuk Ca2+
Setelah air dan unsur hara melewati membran kaspari selanjutnya masuk dalam jaringan xylem melalui benang-benang plasmodesmata yang menghubungkan sitoplasma sel satu dengan yang lainnya. Selanjutnya air dan unsur hara akan beredar ke tubuh tanaman melalui mekanisme aliran transpirasi tanaman.
Tekstur tanah terdisi dari fraksi pasir (sandy), debu (silt) dan liat (clay). Pasir berguna dalam aerasi sedangkan liat berguna untuk mengikat ion yang penting bagi tanaman. Wasis (2009) mengatakan bahwa bermula dari batuan induk, melalui proses pelapukan terbentuklah fraksi pasir, selanjut pelapukan merubah fraksi pasir menjadi debu, dan selanjutnya fraksi debu menjadi fraksi liat. Oleh karena itu keberadaan semua fraksi tanah dalam suatu media tanam sangat diperlukan untuk menyulai unsur hara tanaman.
Fraksi liat, baik liat kaolinit maupun monmorilonit, cenderung bermuatan negatif sehingga mampu mengikat berbagai kation. Kation yang terkandung dalam fraksi liat selanjutnya ditukar dengan kation hidrogen (H+) oleh jaringan akar tanaman. Mekanisme inilah yang disebut Kapasitas Tukar Kation (KTK). Apabila proses KTK berlangsung dalam waktu yang sangat lama, sedangkan proses peremajaan tanah tidak pernah terjadi, maka kandungan kation dalam fraksi liat menjadi minim karena selalu diambil oleh akar tumbuhan, selanjutnya fraksi liat justru dipenuhi oleh ion hidrogen. Hal ini-lah yang menyebabkan tanah bersifat masam (pH rendah). Tanah miskin hara dan bersifat masam disebut tanah marginal.
Tanah seperti ini banyak dijumpai di Kalimantan karena di pulau ini sudah tidak terdapat gunung berapi, sehingga proses peremajaan tanah tidak dapat terjadi lagi.
Gambar 17. Ilustrasi pertukaran kation dalam tanah (Wahyudi, 2013)
Proses penyerapan air dan unsur hara oleh tumbuhan berkaitan erat dengan tekstur tanah. Tekstur tanah adalah tingkat kehalusan tanah yang terjadi karena terdapatnya perbedaan komposisi kandungan fraksi pasir, debu dan liat yang terkandung pada tanah (Badan Pertanahan Nasional, 2000). Fraksi - partikel pasir mempunyai ukuran diameter sebesar 2 mm–0.05 mm, fraksi debu sebesar 0.05 mm–0.002 mm dan fraksi liat < 0.002 mm (USDA, 1938). Tekstur tanah sangat mempengaruhi sifat-sifat tanah, seperti struktur tanah, permeabilitas tanah, kapasitas infiltrasi tanah, porositas tanah dan lain-lain.
`
H
+H
+K
+Na
+H
+Na
+Mg
2+O
2Ca
2+H
+LIAT
Ca
2+K
+H
+H
+-Mg
2+CO
2H
2O
H
+H
+ Wahyudi, 2013Partikel tanah yang paling kecil adalah liat, disusul oleh debu, pasir, kerikil dan batu-batuan yang berasal dari bahan induk (berasal dari magma). Tekstur tanah yang paling baik dan ideal adalah ketika mempunyai komposisi antara pasir, debu dan liatnya secara seimbang. Tanah seperti ini disebut tanah lempung (loam). Semakin kecil fraksi tanah atau semakin banyak fraksi liatnya, maka semakin banyak tanah tersebut memegang air dan unsur hara atau dikatakan mempunyai KTK yang baik. Namun semakin banyak kandungan liat dalam tanah, maka tanah tersebut menjadi licin, lengket dan kedap air. Tanah seperti ini mudah tergenang karena tidak mempunyai kapasitas infiltrasi yang baik. Aerasi tanah juga tidak baik sehingga mengganggu pertumbuhan tanaman. Tanah seperti ini sangat sulit diolah untuk tujuan pertanaman.
Tanah dengan fraksi pasir (kasar) tidak dapat menahan air dan unsur hara, sehingga tanaman yang tumbuh di sini mudah mengalami kekeringan dan kekurangan hara. Hasil pelapukan (weathering) dan penguraian (decomposition) bahan organik tidak tersimpan baik dalam tanah dan mudah dihanyutkan (leaching) oleh air hujan dalam bentuk aliran permukaan (run off). Itulah yang menyebabkan areal yang memiliki tanah dengan kandungan fraksi pasir yang tinggi cenderung memiliki air sungai yang berwarna coklat kehitaman, seperti pada areal hutan kerangas. Pembagian ukuran fraksi-fraksi tanah disajikan dalam Tabel 2.
Tabel 2. Pembagian partikel tanah berdasarkan ukurannya
Partikel Diameter fraksi (mm)
Pasir sangat kasar (very coarse sand) 2,00–1,00 Pasir kasar (coarse sand) 1,00–0,50 Pasir sedang (medium sand) 0,50–0,25 Pasir halus (fine sand) 0,25–0,10 Pasir sangat halus (very fine sand) 0,10–0,05
Debu (silt) 0,05–0,002
Liat (clay) Kurang dari 0,002
Berdasarkan komposisi fraksi-fraksi tanah, USDA (1938) mementukan klasifikasi tekstur tanah, dimulai dari partikel liat murni sampai partikel pasir murni, sebagai berikut:
1. Liat (Clay)
2. Liat Berdebu (Silty Clay) 3. Liat Berpasir (Sandy Clay)
4. Lempung Liat berdebu (Silty Clat Loam) 5. Lempung berliat (Clay Loam)
6. Lempung (Loam)
7. Lempung liat berpasir (Sandy Clay Loam) 8. Lempung berpasir (Sandy Loam)
9. Lempung berapasir (Sandy Loam) 10. Debu (Silt)
11. Pasir Berlempung (Loamy Sand) 12. Pasir (Sand)
V. JARINGAN PENGAMAN UNSUR HARA
A. Pengertian Umum
Jaringan Pengaman Unsur Hara(Safety Nutrient Network-SNN) merupakan ilmu yang mempelajari jaringan akar dalam rangka menjalankan fungsinya sebagai penyerap air dan unsur hara yang efektif agar tanaman dapat tumbuh dengan baik dalam lingkungan tertentu. Jaringan Pengaman Unsur Hara sangat diperlukan dalam optimasi manajemen hutan tanaman campuran dalam meningkarkan kuantitas dan kualitas kayu. Perkembangan perakaran tumbuhan ditentukan dan dipengaruhi oleh faktor genetika dan geometri akar namun dalam perkembangan selanjutnya juga dipengaruhi oleh jenis tanah, sistem pertanaman, ketersediaan unsur hara dalam tanah, sinergitas antar spesies dan mikroba tanah.
Pertumbuhan akar merupakan bagian dari pertumbuhan tanaman secara keseluruhan. Pertumbuhan ini sebagai respon dari bertambahnya massa tanaman serta terpaan lingkungan, seperti hembusan angin, lerletak pada daerah miring, tergenang dan lain-lain. Genetika tanaman sangat menentukan sifat dan karakteristik perakaran tanaman. Pada Bab terdahulu telah dijelaskan mekanisme replikasi DNA dalam sel yang sangat menentukan sifat-sifat suatu individu baru, termasuk sifat dan karakteristik perakaran tanaman yang selalu membentuk pola yang sama dengan induknya.
Perakaran tanaman disamping berfungsi untuk memperkokoh tanaman, juga berperan dalam absorbsi air dan unsur hara dalam tanah. Untuk menjalankan fungsi ini perakaran tanaman telah membentuk zona-zona perakaran. Elongation zone merupakan zone yang terletak diujung akar (root tip)dan paling aktif dan sentifif. Dalam zona ini terdapat jaringan meristem yang dilindungi oleh tudung akar(root cap)
yang berperan dalam pertumbuhan akar. Tudung akar dapat menghasilkan eksudat yang disukai mikroba. Kehadiran mikroba akan memperbanyak enzym yang dapat merubah cadangan unsur hara tanah menjadi bentuk tersedia. Enzym ini juga melunakkan lapisan tanah yang keras dan batu.
Pada bagian berikutnya terdapat zone differensiasi yang ditumbuhi banyak rambut akar (root hair). Rambut akar sangat berperan dalam penyerapan air dan unsur hara baik melalui mekanisme apoplast maupun symplast. Hasil pekerjaan tudung akar berupa unsur hara tersedia diserap oleh rambut-rambut akar yang tumbuh berikutnya. Pada pertumbuhan selanjutnya, rambut akar mati dan selalu muncul rambut akar baru pada zone differensiasi. Bagian akar yang sudah tidak mengandung rambut akar mengalami pengerasan untuk menjalankan fungsi memperkokoh tanaman ).
Pada Bab II dijelaskan bahwa jaringan meristem akar disamping aktif melakukan pertumbuhan, juga menghasilkan bermacam-macam hormon yang sangat vital bagi tanaman. Hormon auksin berperan untuk pertumbuhan tanaman, sitokinin untuk dominasi lateral yang berdampak pada pertumbuhan diameter batang, giberalin untuk pertumbuhan ruas, abscisic acid untuk dormansi, phenolic compounds untuk pembentukan jaringan tua dan etilin untuk kemasakan buah. Hormon juga diperlukan untuk menghasilkan unsur eksudat tertentu dalam tudung akar yang dapat menarik kehadiran cendawan mikorisa serta mikroba lain sehingga membentuk simbiosis mutualisme.
Fungsi dan peranan akar yang sangat vital bagi tanaman telah menghasilkan mekanisme unik yang melekat pada proses pertumbuhan akar. Akar telah berusaha maksimal untuk menjalankan fungsi dan peranannya sebagai penyerap air dan unsur hara serta memperkokoh tanaman. Kerja keras dan keunikan akar dapat dilihat pada morfologi dan struktur akar yang berkembang dalam lingkungan yang berbeda-beda.