Pengetahuan tentang fungsi unsur hara sangat membantu dalam mengelola lingkungan hidup tanaman agar memperoleh hara cukup. Unsur makro N, P, Ca, Mg, dan S, merupakan penyusun senyawa-senyawa; sedang K tidak tetapi berperan sebagai katalisator dan aktivator berbagai reaksi metabolisme. Unsur mikro (Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo, Cl) merupakan bagian enzim-enzim spesifik, selain sebagai katalisator.
Tanaman membutuhkan hara esensial sebagai berikut: Karbon Nitrogen Kalsium Hidrogen Fosfor Magnesium
Oksigen Kalium Sulfur
Besi Seng Khlor
Mangan Boron ..
Hara terangkut oleh berbagai jenis tanaman disajikan pada Tabel 6.1.
Tabel 6.1. Hara Terangkut oleh Tanaman Berbasis pada Setiap Ton Produk dan Hubungannya dengan Produk Sampingan (Darryl et al., 2004)
Tanaman Basis
Produksi
Hara terangkut basis setiap ton produksi dan
hubungannya dengan produksi samping (kg)
N P2O5 K2O
Barley musim dingin Biji 25 11,1 25
Barley musim semi Biji 29,1 11,9 27,4
Bawang merah Sayuran 3 1,2 4
Bayam Hijauan 2,8 2 7
Bit gula Umbi 4 1,6 6,5
Bit meja umbi akar 5 1,6 7,4
Bit polong umbi akar 3,5 1,1 7,8
Buncis polong Biji 60 18 38
Buncis polong Hijauan 3,2 1 3,5
Buncis rumput semusim Hijauan 4,8 1,3 3,9
Buncis rumput semusim Jerami 22,8 5,6 18
Campuran kacang polong dan oat
biji 45,5 13,4 24,4
Campuran kacang polong dan oat Austria
biji 42,5 17,8 28,2
Campuran vetch dan oat biji 43,1 15,4 30,9
Colza benih 53 20 21
Colza Hijauan 3,4 0,7 5,1
Gandum buck biji 37,5 19,8 48,2
Gandum musim dingin biji 28,2 10,8 19,2
Gandum musim semi biji 30,4 11,6 24,7
Haricot biji 45 10,7 37,9
Hemp (serat rami) serat 60,2 32,8 50,4
Jagung biji biji 29,5 11,5 32,9
Jagung ensilage Hijauan 3,3 1,2 4,2
Kacang polong biji 58,9 14 29
Kacang polong Hijauan 6,5 1,5 5
Kacang polong Austria musim dingin
Tabel 6.1. Lanjutan
Tanaman Basis
Produksi
Hara terangkut basis setiap ton produksi dan hubungannya dengan produksi samping (kg)
N P2O5 K2O
Kacang polong Austria musim dingin
Hijauan 4,5 1,1 3,5
Kacang-kacangan biji semusim Hijauan 4,5 1,3 4,3 Kacang-kacangan biji semusim Jerami 17,4 5,4 25,9
Kentang benih umbi 5,4 2,2 9,8
Kentang meja umbi 5,4 1,6 10,7
Kentang teknik umbi 5,4 2 9,5
Ketimun sayuran 1,3 0,5 2,3
Kubis hijau sayuran 4 1 4,3
Lobak umbi akar 2,7 1 3,7
Lobak Cina benih 50 20 32
Lobak Cina Hijauan 5 1 4,9
Lupine biji 84,3 19,9 44
Lupine Hijauan 5,4 1,7 3,9
Milet biji 30 12 30
Mustard benih 57 20 32
Mustard Hijauan 4,2 1 5,1
Oat (sejenis gandum) biji 25,9 12,4 28,6
Rape benih musim dingin benih 58 29 26
Rape benih musim semi benih 55 30 30
Rumput rye semusim Jerami 16,6 7 38,5
Rumput rye semusim + rumput permanen
Hijauan 3,9 1,7 9,2
Rye musim dingin biji 28 12,1 23,3
Sayuran hijau sayuran 3 1 4,5
Serat flax serat 58,1 22,9 73
Serradella biji 60 18 38
Serradella Hijauan 4,7 1,2 4
Swede polong umbi akar 3 1 4,3
Tabel 6.1. Lanjutan
Tanaman Basis
Produksi
Hara terangkut basis setiap ton produksi dan hubungannya dengan produksi samping (kg)
N P2O5 K2O
Triticale musim dingin biji 26 11,5 21
Triticale musim semi biji 26 11,5 21
Vetch musim semi biji 60 18 38
Vetch musim semi Hijauan 4,5 1,1 3,5
Wortel meja umbi akar 3,4 1,1 4,5
Rumput rye Inggris Jerami 16,3 6,2 20,2
Rumput biji semusim benih 195 75 185
Timothy umu Jerami 17,6 7 24
Cocksfoot Jerami 23,3 8 25,6
Meadow fescue grass Jerami 21,1 7,5 24,9
Rumput biji permanen benih 195 75 185
Nitrogen, Fosfor dan Kalium diketahui merupakan unsur hara primer tanaman; Kalsium, Magnesium dan Sulfur adalah unsur hara sekunder; Besi, Mangan, Tembaga, Seng, Boron, Molibden dan Khlor sebagai unsur hara mikro. Klasifikasi ini berdasar pada keberadaan relatif dibutuhkan tanaman, bukan kepentingan (esesialitas)nya.
Udara merupakan sumber primer Nitrogen untuk nutrisi tanaman. Hanya tanaman leguminosa yang secara langsung dapat mengambil Nitrogen bebas di udara yaitu dengan melakukan simbiose dengan bakteri genus Rhizobium. Tanaman lain menyerap unsur Nitrogen dalam tanah dlam bentuk Nitrat dan Amonium. Nitrat dan Amonium diproduksi perombakan bahan organik dalam tanah oleh aktivitas jasad mikro. Jasad mikro non-simbiotik dapat memfiksasi Nitrogen bebas di udara dan menjadikannya tersedia bagi tanaman dalam bentuk Amonium dan Nitrat.
Natrium tidak termasuk unsur hara esensial bagi pertumbuhan tanaman. Tetapi beberapa tanaman seperti bit, seledri, kubis, kale, knol-khol, lobak, rape dan turnip, menunjukkan pengaruh besar akibat diberi garam natrium larut, khususnya bila
tanah defisiensi kalium. Natrium juga menunjukkan pengaruh menguntungkan terhadap tanaman indigenous di tepi laut dan daerah kering beririgasi. Garam dari unsur ini daikatakan melepas lebih banyak kalium dari kompleks pertukaran dan membantu menyediakan fosfor menjadi bentuk lebih tersedia. Mereka juga bertindak sebagai pengganti kalium secara parsial khusus pad kentang dan kapas.
Nitrogen
Nitrogen diketahui menempati 40-50% plasma kering, berupa unsur kehidupan dalam sel tanaman, dan dibutuhkan relatif banyak dalam proses pertumbuhan. Protein, tersusun dari senyawa-senyawa mengandung N, merupakan komponen sangat penting dalam organ tanaman antara lain biji. Demikian pula khlorofil merupakan zat hijau daun mengandung N, sehingga bila tanaman kekurangan maka daunnya menunjukkan gejala khlorosis dengan warna hijau kepucatan. Sejumlah senyawa organik penting lain mengandung N adalah asam amino, amida, dan alkaloid.
Beberapa senyawa N dalam jaringan tanaman bersifat sangat mobil, mudah berpindah ke bagian-bagian tertentu. Pemindahan umumnya dari jaringan lebih tua ke jaringan muda, karena jaringan muda lebih banyak membutuhkan N untuk pertumbuhan. Pola ini menjelaskan mengapa gejala defisiensi N pertama kali tampak pada daun-daun tua atau terbawah.
Nitrogen membantu memperbaiki pertumbuhan vegetatif tanaman melalui impor warna hijau daun sehat. Ia juga mengontrol penggunaan fosfor dan Kalium. Secara bebas ia menghambat pertumbuhan tajuk dan akar, menyebabkan daun menjadi kekuningan atau kepucatan, penundaan pemasakan, menyebabkan mutu dan kuantitas tanaman rendah. Daun lebih tua pertama kali dipengaruhi. Kelebihan Nitrogen memproduksi kehampaan (kadang-kadang keriting), daun-daun hijau tua dan pertumbuhan sukulen (lunak berair). Ia juga menunda kemasakan tanaman,
merusak kualitas tanaman seperti barley, kentang, tembakau, tebu, dan buahan; meningkatkan kepekaan terhadap serangan hama penyakit dan menyebabkan 'rebah, lodging' tanaman sereal dengan cara perpanjangan ruas batang yang lemah.
Fosfor
Unsur P, seperti halnya N, berkaitan erat dengan penyusun bagian penting tanaman seperti asam nukleat pada inti sel. Oleh karena itu, defisiensi P berakibat pada penurunan pertumbuhan secara drastik. Fosfor berfungsi pada berbagai reaksi biokimia dalam metabolisme karbohidrat, lemak dan protein. Senyawa fosforilasi bertindak sebagai intermediat, penyimpan dan penyedia energi reaksi-reaksi khusus seperti pada respirasi dan fermentasi. Fosfor khususnya penting dalam proses perkecambahan biji, pemasakan biji dan buah, serta perkembangan akar. Selain itu, ia berfungsi sebagai penyangga kemasaman dan kealkalian sel tanaman.
Fosfor menentukan vigur dan meningkatkan kualitas tanaman. Ia membantu pembentukan sel-sel baru, memacu pertumbuhan akar (khususnya perkembangan tanaman berserat), dan mempercepat perkembangan daun melalui pemunculan kelopak, pembentukan biji, dan kemasakan tanaman. Ia juga meningkatkan ketahanan (resistensi) terhadap hama penyakit dan memperkuat batang tanaman sereal, jadi mengurangi tendensi rebah. It mengimbangi pengaruh kerusakan akibat kelebihan nitrogen dalam tanaman. Bila diaplikasi pada tanaman legum, ia mempercepat dan membantu pengembangan bakteri bintil akar pengikat nitrogen-fixing. Bila terjadi defisiensi fosfor dalam tanah, tanaman gagal memulai pertumbuhan awal, tidak membantu perkembangan sistem perakaran, tetap kerdil dan kadang-kadang cenderung menyebabkan batang dan daun berwarna ungu kemerahan atau keunguan berhubungan dengan kadar gula tidak normal dan terjadi pembentukan anthosianin.
Bagaimanapun, defisensi unsur hara ini tidak mudah dikenali seperti halnya nitrogen. Telah diteliti bahwa pakan ternak yang ditanam pada tanah defisien menjadi kerdil, kaku dan kehilangan kehalusan kulit. Beberapa binatang menunjukkan kehilangan nafsu makan seperti halnya tanah itu sendiri. Karena fosfor berperan dalam mengefisienkan fungsi dan penggunaan nitrogen maka gejala defisiensi P seringkali tampak identik dengan N.
Kalium
Kalium tidak termasuk dalam penyusun senyawa-senyawa penting tanaman seperti protein, khlorofil, lemak atau karbohidrat. Fungsi K antara lain dalam pembentukan karbohidrat dan protein, pengaturan penggunaan air dalam sel dan kehilangannya melalui transpirasi, katalisator dan kondensator senyawa-senyawa kompleks, akselerator kegiatan enzim (misalnya diastase), dan berperan dalam proses fotosintesis, khususnya di bawah intensitas cahaya rendah.
Kandungan K tanaman seringkali jauh lebih tinggi dari jumlah yang dibutuhkan dan berada dalam keadaan berlebihan (luxurious consumption). Sifat K sangat mobil sehingga dapat digunakan kembali untuk pertumbuhan jaringan muda. Tanaman yang mengalami defisiensi K menunjukkan gejala defisiensi pada daun-daun tua dan bila defisiensi akut maka terjadi gangguan pada titik tumbuh; bagian pucuk mati, diikuti seluruh tanaman.
Kalium membantu memperbaiki kemampuan ketahanan tanaman terhadap serangan penyakit, serangan hama, dan hawa dingin serta kondisi merugikan lain. Ia berperan penting dalam pembentukan pati dan produksi serta translokasi gula, terutama sangat berarti bagi tanaman kaya karbohidrat, seperti tebu, kentang dan bit gula. Meningkatnya produksi pati dan gula dalam leguminosa dipupuk dengan kalium diperoleh dari simbiose bakteri sehingga mendorong fiksasi nitrogen. Kalium juga memperbaiki kualitas tanaman tembakau, jeruk, dan lain-lain, Karena kecukupan kalium, tanaman serealia memproduksi biji bernas dan jerami yang tegar.
Tetapi kelebihan kalium cenderung menunda kemasakan, meskipun tidak sama dengan pengaruh nitrogen.
Kalsium
Kalsium terutama berada dalam jaringan daun; relatif sedikit dalam biji atau buah. Salah satu fungsi utama adalah penyusun dinding sel, ditunjukkan oleh lamela tengah yang mengandung banyak kalsium-pektat. Fungsi ini berkaitan dengan sifat permeabilitas dinding sel; secara mendasar penting karena bila Ca digantikan unsur lain seperti Mg atau K, maka bahan organik dan garam-garam mineral dalam sel akan mudah keluar melalui dinding sel.
Kalsium berperan erat dalam aktivitas titik tumbuh (meristem). Secara khusus, penting dalam perkembangan akar dan kerusakan akar seringkali dilaporkan akibat defisiensi Ca. Fungsi Ca lain yaitu penetralan asam-asam organik yang menghambat beberapa aktivitas K dan mungkin penting pula dalam membantu serapan N.
Meskipun sebagian besar Ca larut dalam cairan tanaman (60% pada kubis), tetapi ia tidak bergerak bebas dari daun tua ke daun lebih muda, sehingga jaringan muda mengandung Ca lebih rendah dibandingakan daun tua. Hal ini menerangkan mengapa gejala defisiensi Ca pertama kali tampak pada bagian ujung tanaman. Magnesium
Arti penting magnesium bagi tanaman karena ia merupakan penyusun molekul khlorofil. Oleh karena itu, bila tanaman kekurangan Mg salah satu gejala umum adalah khlorosis pada daun. Magnesium berkaitan dengan beberapa reaksi enzim, sehubungan dengan sifatnya sebagai aktivator yang paling efektif. Seringkali terdapat hubungan tertutup antara Mg dengan suplai energi dari
senyawa P, dalam perannya sebagai pembawa unsur. Dalam hal ini tampak pada pembentukan biji berminyak tinggi, mengandung fosfolipida.
Magnesium juga tampak dalam berbagai aksi kompleks dalam sel. Unsur ini tampak sangat mobil dalam tanaman, dan bila defisien akan terjadi transfer dari bagian lebih tua ke bagian muda dan dapat digunakan dalam proses pertumbuhan selan- jutnya. Penelitian menunjukkan bahwa defisiensi Mg pertama-tama tampak pada daun lebih tua dan berkembang secara sistematik ke daun lebih muda.
Sulfur
Sulfur tampak dalam tanaman sebagai penyusun senyawa protein (contoh asam amino kistin dan methionin), dalam beberapa senyawa menguap seperti minyak mustar dan sulfida organik, dan sebagai sulfat anorganik. Tampaknya S berkaitan dengan pembentukan khlorofil, meskipun ia tidak termasuk penyusun. Tanaman defisiensi S menunjukkan banyak kesamaan dengan defisiensi nitrogen, seperti penurunan kandungan khlorofil (khlorosis), peningkatan senyawa N larut dan penurunan kandungan protein, peningkatan pati dan sukroose, te- tapi penurunan gula reduksi.
Defisiensi S berbeda dengan defisiensi N dalam hal, pada keadaan lanjut, N dalam daun lebih tua dapat ditranslokasi ke jaringan lebih muda setelah proteolisis, sedang bentuk S dari protein-S daun lebih tua tidak bersifat mobil. Dari pengamatan terdapat perbedaan bahwa defisiensi S mungkin lebih banyak pada daun muda, sedang defisiensi N pada daun lebih tua. Gejala defisiensi S sama dengan N berkaitan dengan kesamaan fungsi keduanya dalam sintesis protein dan khlorofil.
Besi
Besi berkaitan erat dengan pembentukan protein tetapi tidak merupakan penyusun. Fungsinya adalah sebagai katalisator. Dari fungsi ini dapat diduga bahwa defisiensi Fe menyebabkan khlorosis. Besi diketahui merupakan penyusun metal sejumlah enzim berkaitan dengan respirasi dan sistem oksidasi lain, seperti Sitokhrom b dan c, katalase, peroksidase, hidrogenase, oksidase xanthin dan aldehida. Ia juga tampak pada reduktase nitrit dan hiponitrit berkaitan dengan rangkaian reaksi di mana nitrit direduksi menjadi amonia dalam tanaman.
Hal penting berkenaan dengan Fe adalah ia relatif tidak mobil dalam tanaman. Mobilitas ini tampak berhubungan dengan beberapa faktor seperti keberadaan Mn, defisiensi K, kadar P tinggi dan intensitas cahaya tinggi. Ada bukti bahwa jumlah khlorofil berhubungan dengan "aktivitas" besi (misalnya mudah tersedia) dalam tanaman.
Defisiensi besi dalam tanaman sering ditafsirkan akibat besi tidak mobil. Ketidak-mobilan menyebabkan gejala defisiensi besi tampak pada jaringan lebih muda.
Mangan
Mangan dalam beberapa hal berkaitan dengan pembentukan khlorofil, dan defisiensi Mn menyebabkan aktivitas fotosintesis menjadi rendah. Lebih jauh, khlorosis merupakan gejala umum defisiensi Mn berhubungan erat dengan keberadaan Fe dalam tanaman, di mana keduanya bersifat antagonistik. Mangan berlebihan dapat menekan kelarutan Fe yang juga menyebabkan khlorosis; sebaliknya, defisiensi Mn dapat disebabkan karena Fe tinggi.
Mangan berfungsi sebagai katalisator berbagai sistem enzim, dan tampak dalam reaksi oksidasi-reduksi. Ia seringkali menggantikan Mg dalam reaksi berkaitan dengan penyusunan enzim tertentu.
Seng
Defisiensi Zn tampak pada fase pertumbuhan awal, menekan sintesis protein, dan menyebabkan khlorosis pada fase ini. Seng diketahui berada dalam sejumlah enzim pembentuk berbagai tipe reaksi, misalnya anhidrase karbonat, alkohol, glutamat dan dehidrogenase laktat, dipeptase glisil-glisin, serta heksokinase. Fungsi ini menyebabkan berbagai gejala tampak bila tanaman kekurangan Zn.
Tanaman dapat menyerap dan menyimpan kalium dalam jumlah banyak untuk mengatasi defisiensi seng yang umumnya muncul pada dan lebih muda, dimulai dari khlorosis antar tulang daun menyebabkan pengurangan pertumbuhan tajuk dan pemendekan ruas bata. Bercak daun, daun sempit, dan sebagainya pada tanaman pohonan merupakan gejala kekurangan seng, dijumpai pada pucuk tanaman jagung yang memucat, atau pada tanaman sitrus dijumpai khlorosis antar tulang daun dan bercak pada daun. Pada tanah berkapur dan tanah dengan kandungan fosfor sangat tinggi, defisiensi seng seringkali dijumpai. Fungsi utama seng dalam tanaman adalah sebagai sebagai logam aktivator enzim. Pada tanah-tanah bertekstur kasar telah mengalami perombakan lanjut, defisiensi seng tampak di bawah program tanaman yang intensif. Ketersediaan seng rendah antara pH 5.5 dan 7, tetapi ketersediaannya meningkat pada pH rendah. Pda pH lebih tinggi di atas 7, ketersediaan seng menjadi masalah yang kompleks, muatan positif ion seng dikonversi menjadi kompleks seng bermuatan negatif sehingga ketersediaan seng cenderung berkurang pada tanah alkalin. Bila ion kalsium dominan, terbentuk kompleks kalsium-sengat tyang idak larut dan ketersediaan seng menjadi sangat terbatas. Aplikasi garam seng larut atau khelat seng ke
dalam tanah umumnya direkomendasikan untuk mengatasi defisiensi. Penyemprotan ke daun, khususnya tanaman pohon buah-buahan dilakukan untuk memperbaiki defisiensi seng. Untuk beberapa hal dilakukan aplikasi 5 hingga 50 kg seng sulfat per hektar.
Tembaga
Tembaga dalam tanaman diketahui berhubungan erat dengan khloroplas dan protein, tetapi fungsinya belum jelas. Ia merupakan senyawa logam penting dari sejumlah sistem enzim berkaitan dengan reaksi oksidasi-reduksi seperti tirosinase, lakase, oksidase askorbat, reduktase nitrit dan hiponitrit (dua terakhir ini ditunjukkan pula oleh besi).
Pada tanaman defisiensi Cu, daun seringkali menunjukkan warna hijau kebiruan dan level protein tinggi, dan efek defisiensi bisa diiringi kondisi N dalam nutrisi tinggi. Kenyataan ini menunjukkan bahwa proteolisis mungkin berdampingan dengan defisiensi Cu. Pengaruh mati ujung disebabkan defisiensi Cu menunjukkan ketidak-aktifan unsur Cu bila suplainya rendah.
Boron
Dari penelitian, diketahui ada kurang lebih lima belas peran boron bagi metabolisme tanaman. Ia penting untuk translokasi gula dan mungkin berkaitan dengan respirasi jaringan. Ia juga berkaitan dengan proses perbanyakan tanaman dan perkecambahan tepung sari, berkaitan dengan ai dalam sel dan pergerakan air masuk ke dalam sel; mempertahankan Ca dalam bentuk larut dalam tanaman dan mungkin aktif dalam menentukan nisbah K/Ca; ia mungkin berkaitan dengan metabolisme N dan keseimbangan oksidasi-reduksi dalam sel; pengaruhnya terutama lebih banyak secara sistem jaringan dibandingkan selular.
Berbagai fungsi di atas menyebabkan pemunculan gejala defisiensi berupa tanaman tiba-tiba mati dan penurunan hambatan metabolisme secara drastik.
Gejala defisiensi boron bervariasi dengan jenis dan umur tanaman, kondisi pertumbuhan dan tingkat defisiensi. Setiap tanaman memproduksi karakter pertumbuhan tidak normal berhubungan dengan defisiensi boron, seperti menguning dan roset pada Lucerne, leher ular pada Walnut, mati pucuk dan buah menggabus pada apel, menggabus dan berongga pada buah tomat, batang berongga dan bronzing of curd pada Kauliflower, penyakit brown-heart pada bit-meja, turnip, dan sebagainya.
Molibdenum
Peranan molibdenum diketahui secara setempat yaitu pada sistem reduktase nitrat dalam tanaman dan beberapa jazad mikro. Dalam hal terakhir ini penting bagi jazad bintil akar leguminosa untuk memfiksasi N atmosferik.
Defisiensi Molibden menghasilkan whip-tail pada Kauliflower, Brokoli dan tanaman kubis-kubisan lainnya. Defisensi unsur ini mengurangi aktivitas jasad mikro fiksasi simbiotik dan non-simbiotik.
Khlor
Pada tahun 1954 Khlor dinyatakan sebagai unsur mikro esensial bagi tanaman. Defisiensi di lapangan belum banyak dilaporkan; pada media kultur, terjadi khlorosis, nekrosis dan kehilangan warna bronze pada tomat.
Belum ada pernyataan umum berkenaan dengan peranan spesifik khlor dalam metabolisme tanaman. Pada tembakau kadar khlor diketahui meningkatkan kadar air jaringan dan mempengaruhi metabolisme karbohidrat. Juga telah dilaporkan dapat mempercepat fotosintesis in vitro.