KULIAH 2

HUBUNGAN AIR, TANAH DAN TANAMAN

HUBUNGAN AIR, TANAH DAN TANAMAN

Hubungan air tanah dan Tanaman

• • • • Fungsi air bagi tanaman Menjaga tekanan sel Menjaga keseimbangan suhu Pelarut unsur hara Bahan fotosintesis

Kebutuhan air tanaman sebagian besar diambil dari dalam tanah Kadar lengas tanah harus terjaga

Kebutuhan air tanaman

FUNGSI AIR

• • • • Penyusun tubuh tanaman (70%-90%) Pelarut dan media reaksi biokimia Media transpor senyawa Memberikan turgor bagi sel (penting untuk pembelahan sel dan pembesaran sel) • • Bahan baku fotosintesis Menjaga suhu tanaman supaya konstan

Bentuk Air Tersedia

• • Air kapiler , terletak antara titik layu tetap (batas bawah) dan kapasitas lapangan (batas atas) Air tidak tersedia , air higroskopis (kurang dari titik layu tetap) dan air gravitasi atas kapasitas lapangan) (di

AIR TANAH 3 macam : 1. air higroskopis : ~ tak dpt digunakan oleh tnm krn terikat kuat oleh partikel tnh dg gaya absorpsi 2. air kapiler : air yg mengelilingi butir tnh secara kontinyu & terdpt dlm ruang kapiler.

air ini yg dpt dimanfaatkan tanaman.

3. air gravitasi : tak dpt digunakan tanaman krn air ini selalu bergerak bebas ke bawah akibat gaya gravitasi .

Pola pergerakan air gravitasi dalam tanah

AIR TERSEDIA BAGI TANAMAN : > Air yg berada antara kapasitas lapang & titik layu ~ kapasitas lapang (field capacity) : keadaan yg optimal utk pertumbuhan tnm krn kondisi ini tersedia air dan udara dlm pori-pori tnh, tegangannya (1/10=1/3) atm ~ titik layu (wilting poin) : kondisi dimana KA tnh terikat kuat oleh butir tnh, shg tnm tak dpt menyerapnya. Besarnya tergantung : textur & grm tanah ~ KA diatas FC dan dibawah WP tak tersedia bagi tanaman

Air pada kapasitas lapangan menguntungkan

• • • Adanya imbangan antara pori makro dg mikro Sebagian besar nutrisi dalam bentuk terlarut Permukaan akar memiliki luasan terbesar untuk menjalankan proses difusi ion dan aliran masa ion

Keberadaan air dalam tanah

Air Membatasi Pertumbuhan

• • • Jumlah terlalu banyak  sering menimbulkan genangan, dan cekaman aerasi Jumlahnya terlalu sedikit  cekaman kekeringan sering menimbulkan  perlu upaya pengaturan lengas tanah supaya optimum, melalui pembuatan saluran drainase  mencegah terjadinya genangan, dan saluran irigasi  mencegah cekaman kekeringan

• Air hujan dan irigasi masuk ke tanah lewat infiltrasi, mengisi pori mikro tanah, tertahan sebagai lengas • • Air tanah memiliki energi kinetik dan potensial • Energi kinetik sangat rendah, bergerak sangat lambat Energi potensial tinggi, penjumlahan dari potensial gravitasi, potensial matrik, potensial tekanan, dan potensial solut

• • • Status air tanah digambarkan oleh kandungan lengas Status air tanah tergantung pada tekstur dan struktur tanah Tanah lempung menyimpan air lebih banyak daripada tanah pasir, kekeringan di tanah lempung terjadi lebih lambat

Kapasitas Lapangan

• • • Seluruh pori mikro terisi air Batas atas air tersedia bagi tanaman Diukur berdasarkan kandungan lengas setelah tanah jenuh dibiarkan bebas terdrainasi selama 2 – 3 hari • Cara lain: ditentukan pada tanah jenuh yang mengalami tekanan pada 0.01 Mpa (pasiran) – 0.033 Mpa (lempungan)

Titik Layu Permanen

• • • • Air yang ada berupa air higroskopis Batas bawah air tersedia Ditentukan dengan mengukur kandungan lengas pada saat tanaman indikator layu, dan tidak dapat segar kembali setelah dibiarkan semalam di udara basah Cara lain: dengan mengukur kandungan lengas dari tanah jenuh setelah diberi tekanan 1.5 Mpa di alat piring tekan

• • • Titik layu tetap bukan merupakan tetapan tanah, lebih merupakan tetapan tanaman Titik layu tetap lebih tergantung pada tekanan turgor sel-sel tanaman. Tekanan turgor dipengaruhi oleh komponen osmotik daun, cuaca yang mempengaruhi transpirasi dan komponen yang mempengaruhi ketersediaan air tanah Tidak ada batas bawah ketersediaan air yang tegas untuk berbagai tanaman

Genangan

• • • Kandungan lengas tanah di atas kapasitas lapangan Menimbulkan dampak yang buruk terhadap pertumbuhan dan hasil tanaman Dampak genangan: menurunkan pertukaran gas antara tanah dan udara yang mengakibatkan menurunnya ketersediaan O 2 menghambat pasokan O 2 bagi akar, bagi akar dan mikroorganisme (mendorong udara keluar dari pori tanah maupun menghambat laju difusi)

• • • Pada kondisi genangan, < 10% volume pori yang berisi udara Sebagian besar tanaman pertumbuhan akarnya terhambat bila < 10% volume pori yang berisi udara dan laju difusi O 2 kurang dari 0.2 ug/cm 2 /menit Kondisi lingkungan kekurangan O 2 disebut hipoksia , dan keadaan lingkungan tanpa O 2 disebut aerasi) anoksia (mengalami cekaman

• • • • Kondisi anoksia tercapai pada jangka waktu 6 – 8 jam setelah genangan, karena O 2 terdesak oleh air dan sisa O 2 dimanfaatkan oleh mikroorganisme Pada kondisi tergenang, kandungan O 2 yang tersisa di tanah lebih cepat habis bila ada tanaman Laju difusi O 2 di tanah basah 20000 kali lebih lambat dibandingkan di udara Laju penurunan O 2 tekstur tanah dipengaruhi oleh

• • • Pada tanah pasiran, kehabisan O 2 terjadi pada 3 hari setelah tergenang sedangkan pada tanah lempungan terjadi < 1 hari, porositas lempungan < daripada pasiran Penurunan O 2 dipercepat oleh keberadaan tanaman di lahan, akar tanaman menyerap untuk respirasi Akar tanaman legum berbintil memerlukan O 2 6x lebih banyak dibandingkan yang dibuang bintilnya (30 : 4.3 ul O 2 /g/menit)

• Genangan selain menimbulkan penurunan difusi O 2 masuk ke pori juga akan menghambat difusi gas lainnya, misal keluarnya CO 2 dari pori tanah. CO 2 terakumulasi di pori, pada tanah yang baru saja tergenang 50% gas terlarut adalah CO 2 , sebagian tanaman tidak mampu menahan keadaan tersebut • dampak kelebihan konsentrasi CO 2 mempunyai pengaruh lebih kecil dibandingkan defisiensi O 2

• • • • Genangan mempengaruhi sifat fisik, kimia, dan biologi tanah Struktur tanah rusak, daya rekat agregat lemah, penurunan potensial redoks, peningkatan pH tanah masam, penurunan pH tanah basa, perubahan daya hantar dan kekuatan ion, perubahan keseimbangan hara Tanaman yang tergenang menunjukkan gejala klorosis khas kahat N Kekahatan N terjadi karena penurunan ketersediaan N maupun penurunan penyerapannya

• • • Pada kondisi tergenang ketersediaan N dalam bentuk nitrat sangat rendah karena proses denitrifikasi, nitrat diubah menjadi N 2 , NO, N 2 O, atau NO 2 yang menguap ke udara Pada proses denitrifikasi, nitrat digunakan oleh bakteri aerob sebagai penerima elektron dalam proses respirasi Genangan berdampak negatif terhadap ketersediaan N, ada keuntungan dari timbulnya genangan yaitu peningkatan ketersediaan P, K, Ca, Si, Fe, S, Mo, Ni, Zn, Pb, Co

• • • Genangan berpengaruh terhadap proses fisiologis dan biokimiawi  respirasi, permeabilitas akar, penyerapan air dan hara, penyematan N Genangan menyebabkan kematian akar pada kedalaman tertentu  akan memacu pembentukan akar adventif di bagian dekat permukaan tanah pada tanaman yang tahan genangan Kematian akar menjadi penyebab kekahatan N dan cekaman kekeringan fisiologis

• • • Tanaman legum  genangan menghambat pertumbuhan akar dan tajuk, serta menghambat perkembangan dan fungsi bintil akar Fungsi bintil akar terganggu krn terhambatnya aktivitas enzim nitrogenase dan pigmen leghaemoglobin, kemampuan fiksasi N2 akan menurun Tanaman kedelai termasuk tanaman yang tahan genangan, mampu membentuk akar adventif dan bintil akar pada akar tersebut, efek genangan akan hilang begitu akar adventif terbentuk

• • • • Pengaruh genangan pada tajuk tanaman: penurunan pertumbuhan, klorosis, pemacuan penuaan, pengguguran daun, pembentukan lentisel, penurunan akumulasi bahan kering, Besarnya kerusakan tanaman sebagai dampak genangan tergantung pada fase pertumbuhan tanaman. Fase peka genangan: fase perkecam bahan, fase pembungaan, dan pengisian Genangan pada fase perkecambahan menurunkan jumlah biji yang berkecambah (perkecambahan sangat memerlukan O2) Genangan yang terjadi pada fase pembungaan dan pengisian menyebabkan banyak bunga dan buah muda gugur

KEKERINGAN

• • • Kekeringan menimbulkan cekaman bagi tanaman yang tidak tahan kering Kekeringan terjadi jika lengas tanah lebih rendah dari titik layu permanen Kondisi di atas timbul karena tidak adanya tambahan lengas baik dari air hujan maupun irigasi sementara evapotranspirasi tetap berlangsung

• a.

b.

c.

Cekaman kekeringan dibagi 3 kelompok yaitu: Cekaman ringan menurun 8  jika potensial air daun menurun 0.1 Mpa atau kandungan air nisbi – 10 % Cekaman sedang nisbi menurun 10  jika potensial air daun menurun 1.2 s/d 1.5 Mpa atau kandungan air – 20 % Cekaman berat menurun > 20%   jika potensial air daun menurun >1.5 Mpa atau kandungan air nisbi jika tanaman kehilangan lebih dari separoh air jaringannya dapat dikatakan tanaman mengalami kekeringan

• Pertumbuhan dan hasil tanaman tidak hanya dipengaruhi oleh cekaman kekeringan, merupakan hasil integrasi dari semua pengaruh cekaman pada proses fotosintesis, respirasi, metabolisme pertumbuhan, dan reproduksi • Proses fisiologis untuk mengetahui dampak kekeringan yang dapat diukur  bukaan stomata, laju metabolisme, kerusakan enzim, dan kerapatan akar

• • Faktor yang mempengaruhi penurunan pertumbuhan secara langsung bukan potensial air, tetapi potensial osmotik atau tekanan turgor.

Tekanan turgor sel tanaman akan mempengaruhi aktivitas fisiologis  pengembangan daun, bukaan stomata, fotosintesis, dan pertumbuhan akar

• Tanaman yg tahan cekaman kekeringan, tekanan turgor daun tetap dipertahankan meski kandungan lengas tanah dan air jaringan menurun. Hal ini terjadi melalui penurunan potensial osmotik daun yang disebut penyesuaian osmotik • Penyesuaian osmotik dapat dilakukan melalui akumulasi atau sintesis zat terlarut yang menurunkan potensial solut dan mempertahankan turgor sel

• • • Zat yang sering dihasilkan tanaman untuk penyesuaian osmotik pada tanaman yang tahan cekaman kekeringan adalah senyawa prolin yang terakumulasi di jaringan daun Kandungan prolin pada daun yang mengalami cekaman kekeringan 10 – 100 kali lipat dibandingkan tanaman yang kecukupan air Pada tanaman yang mengalami cekaman, prolin merupakan komponen asam amino terbesar dalam jaringan (30% dari total nitrogen terlarut)