BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Tumbuhan merupakan organism autotrof yang dapat membuat makanannya sendiri dengan memerlukan unsur-unsur hara dari lingkungannya, baik dari tanah, air, maupun udara. Penyerapan unsur-unsur hara, pada dasarnya serupa dengan penyerapan air, akan tetapi oleh karena pada umumnya unsur-unsur hara yang diserap itu adalah berupa ion yang bermuatan, maka dalam prosesnya sering menghadapi kesulitan, antara lain dengan adanya interaksi antar ion yang bersifat antagonis. Seperti manusia, tanaman memerlukan makanan yang sering disebut hara tanaman. Berbeda dengan manusia yang menggunakan bahan organik, tanamana menggunakan bahan anorganik unruk mendapatkan energi dan pertumbuhannya. Dengan fotosintesis, tanaman mengumpulkan karbon yang ada di atmosfir yang kadarnya sangat rendah, ditambah air yang diubah menjadi bahan organik oleh klorofil dengan bantuan sinarmatahari. Unsur yang diserap untuk pertumbuhan dan metabolisme tanaman dinamakan hara tanaman. Mekanisme perubahan unsur hara menjadi senyawa organik atau energi disebut metabolsime. Dengan menggunakan
hara, tanaman dapat memenuhi siklus hidupnya.
Fungsi hara tanaman tidak dapat digantikan oleh unsur lain dan apabila tidak terdapat suatu hara tanaman, maka kegiatan metabolisme akan terganggu atau berhenti sama sekali. Disamping itu umumnya tanaman yang kekurangan atau ketiadaan suatu unsur hara akan menampakkan gejala pada suatu orrgan tertentu yang spesifik yang biasa disebut gejala kekahatan. Unsur hara yang diperlukan tanaman adalah Karbon (C), Hidrogen (H), Oksigen (O), Nitrogen (N), Fosfor (P), Kalium (K), Sulfur (S), Kalsium (Ca), Magnesium (Mg), Seng (Zn), Besi (Fe), Mangan (Mn), Tembaga (Cu), Molibden (Mo), Boron (B), Klor (Cl), Natrium (Na), Kobal (Co), dan Silikon (Si). Interaksi antar ion dikatakan sinergis apabila terjadi interaksi antara dua ion atau lebih yang memiliki efek sama dalam system. Sebaliknya, interaksi antar ion dikatakan antagonis apabila efek dari satu ion mengurangi atau meniadakan pengaruh ion lain. Dalam antagonistic ini, diketahui bahwa semakin besar valensinya 1
semakin kecil kekuatan antagonismenya, dalam arti ion dengan valensi lebih besar, akan kalah bersaing dengan yang bervalensi lebih kecil. Ion yang bervalensi satu akan lebih mudah diserap daripada yang bervalensi dua atau lebih. (Santosa, 1992). Penyerapan-penyerapan unsur hara dari lingkungan pada dasarnya sama dengan penyerapan air, tetapi karena pada umumnya unsur-unsur hara diserap berupa ion yang bermuatan, maka dalam prosesnya sering mengalami kesulitan, antara lain dengan adanya interaksi antar ion yang bersifat antagonis. Artinya adalah pemasukan suatu ion akan mempengaruhi bahkan terkadang menentang pemasukan ion-ion lain ke dalam sel. Misalnya konsentrasi ion Na+ yang lebih tinggi daripada ion K+ atau Ca2+ akan menghambat peresapan kedua ion tersebut (K+ dan Ca2+). Semua nutrisi baik mikronutrien maupun makrinutien sangat dibutuhkan oleh tumbuhan untuk menjalankan fungsi fisiologis tubuhnya dengan baik meskipun terjadi antagonisme. Untuk membuktikan hal ini maka akan dilakukan eksperimen tentang antagonism ion yang bertujuan untuk membuktikan sifat antagonism antara ion K+ dan ion Mg2+ dan pengaruhnya terhadap pertumbuhan tanaman.
B. Rumusan Masalah 1. Bagaimanakah sifat antagonisme antara ion K+ dan ion Mg2+ dan pengaruh terhadap pertumbuhan tanaman?
C. Tujuan 1. Untuk membuktikan adanya sifat antagonisme antara ion K dan ion Mg dan pengaruhnya terhadap pertumbuhan tanaman.
2
BAB II KAJIAN TEORI A. Magnesium Magnesium adalah aktivator yang berperan dalam transportasi energi beberapa enzim di dalam tanaman. Unsur ini sangat dominan keberadaannya di daun , terutama untuk ketersediaan klorofil. Jadi kecukupan magnesium sangat diperlukan untuk memperlancar proses fotosintesis. Unsur itu juga merupakan komponen inti pembentukan klorofil dan enzim di berbagai proses sintesis protein. Kekurangan magnesium menyebabkan sejumlah unsur tidak terangkut karena energi yang tersedia sedikit. Yang terbawa hanyalah unsur berbobot 'ringan' seperti nitrogen. Akibatnya terbentuk sel-sel berukuran besar tetapi encer. Jaringan menjadi lemah dan jarak antarruas panjang. Ciri-ciri persis seperti gejala etiolasi-kekurangan cahaya pada tanaman.Kalium dibutuhkan oleh tanaman jagung dalam jumlah paling banyak dibanding N dan P. Pada fase pembungaan, akumulasi hara K telah mencapai 6075% dari kebutuhannya. Jika K kurang, gejalanya sering terlihat sebelum pembungaan yaitu pinggiran dan ujung daun menguning sampai kering. Hal ini terlihat terutama pada daun bawah. Pembentukan tongkol terpengaruh ujung tongkol bagian atas tidak penuh berisi biji tidak melekat secara kuat pada tongkol (Anonim, 2009) Gejala kekurangan magnesium yaitu muncul bercak-bercak kuningdi permukaan daun tua. Hal ini terjadi karena Mg diangkut ke daun muda. Daun tua menjadi lemahd dan akhirnya mudah terserang penyakit , terutama embun tepung (powdery mildew). Distribusi Mg dalam tanah mirip dengan K dibedakan dalam tiga bentuk: tidak dapat dipertukarkan, dapat dipertukarkan dan bentuk larut dalam air. Ketiga bentuk tersebut relatif setimbang namun yang terbesar adalah bantuk tidak dapat dipertukarkan pada mineral primer dan mineral lempung sekunder. Mg yang dapat dipertukarkan ini sekitar 5% dari total Mg, fraksi yang berupa Mg terlarut dalam air penting bagi penyediaan nutrien tanaman. Mg dalam larutan tanah cukup tinggi 2-5 mm, meskipun pada berbagai tanah sangat bervariasi yaitu mulai 0,2 – 150 mM. beberapa Mg di tanah berasosiasi dengan bahan organik, tetapi biasanya kecil, kurang
dari 1% total Mg
dalam tanah, seperti halnya Ca ternyata Mg juga mudah mengalami pencucian. Meskipun K+ yang tinggi sering menekan total penyerapan Mg, namun pengaruh peningkatan penyediaan K+ bervariasi pada berbagai organ tanaman. 3
Defisiensi Mg dapat menurunkan N protein karena defisiensi Mg menghambat sintesis protein, terutama terhadap penggabungan asam amino tertentu (seperti halnya defisiensi S), pengaruh ini lebih disebabkan oleh disosiasi ribosom ke dalam sub unitnya karena ketiadaan Mg, karena Mg sebagai stabilisator ribosom yang penting untuk sintesis protein. Pemindahan asam amino dari aminoacide tRNA ke rantai polipeptida juga diaktifkan oleh Mg. Gejala defisiensi Mg selalu dimulai dari daun yang tua ke arah daun muda. Pada bagian antarvena daun menunjukkan warna kuning atau klorosis bila lebih lanjut akan terjadi nekrosis. Pada gula beat gejala ini sering dikacaukan dengan serangan virus yellow. Ciri lain, bila tanaman memperoleh cahaya matahari yang kuat nampak layu seperti pada defisiensi K, yang mengalami gangguan pada kandungan airnya. Defisiensi Mg pada daun secara individual nampak kaku/keras, rapuh, pembuluh antar tulang daun lengkung, daun gugur prematur. Gejala ini pada dikotil dan monokotil berbeda. Pada cereal dan monokotil, defisiensi Mg menunjukkan gejala yang berbeda. Seperti pada dikotil mempengaruhi metabolisme air dan karbohidrat dan defisiensi dimulai dari daun tua. Cerealia, dasar daun lebih dulu tampak kecil, bercak hijau gelap akibat akumulasi klorofil bersebelahan dengan warna kekuningan sebagai warna latar belakang pada kondisi tertentu terjadi klorosis, nekrosis juga terjadi terutama pada daun pucuk. B. Kalium Tanaman menyerap kalium dalam bentuk K+ (umumnya pada tanaman muda). Kalium dijumpai dalam tanah dengan jumlah yang sangat kecil. Berbeda dengan unsur lainnya kalium tidak dijumpai dalam bahan atau bagian tanaman seperti protoplasma, lemak dan glukosa. Kemampuan tanah untuk menyediakan kalium dapat diketahui dari susunan mineral yang terdapat dalam tanah. Namun, umumnya mineral leusit dan biotit yang merupakan sumber langsung dalam kalium bagi tanaman (Soepardi, 1998) Unsur kalium berhubungan erat dengan kalsium dan magnesium. Ada sifat antagonisme antara kalium dan kalsium. Dan juga antara kalium dan magnesium. Sifat antagonisme ini menyebabkan kekalahan salah satu unsure untuk diserap tanaman jika komposisinya tidak seimbang. Unsur kalium diserap lebih cepat oleh tanaman dibandingkan kalsium dan magnesium. Jika unsure kalium berlebih gejalanya sama dengan kekurangan magnesium. Sebab sifat antagonism antara kalium dan magnesium lebih besar daripada sifat antagonism antara kalium dan kalsium. Kendati demikian, pada
4
beberapa kasus, kelebihan kalium gejalanya mirip tanaman kekurangan kalsium (Sutedjo, 2002). Kalium terdapat didalam sel-sel yaitu sebagai ion-ion didalam cairan sel dan sebagai persenyawaan adsorptif didalam zat putih telur dari sitoplasma. Inti sel tidak mengandung kalium. Sebagai ion didalam cairan sel, Kalium berperan dalam melaksanakan "turgor" yang disebabkan oleh tekanan osmotis. Ion kalium mempunyai fungsi psikologis pada asimilasi zat arang. Bila tanaman sama sekali tidak diberi Kalium, maka asimilasi akan terhenti. Oleh sebab itu pada tanaman yang banyak menghasilkan hasil asimilasi seperti kentang, ubi kayu, tebu, nanas, akan banyak memerlukan Kalium (K2O) didalam tanah. Kalium berfungsi pula pada pembelahan sel dan pada sintesa putih telur. Pada saat terjadi pembentukan bunga atau buah maka Kalium akan cepat ditarik oleh sebab itu Kalium mudah bergerak (mobil). Fungsi lain dari Kalium adalah pada pembentukan jaringan penguat. Perkembangan jaringan penguat pada tangkai daun dan buah yang kurang baik sering menyebabkan lekas jatuhnya daun dan buah itu. Daun-daun pada teh dan tangkai buah kelapa bila kekurangan Kalium akan terkulai dan buahnya lekas jatuh. Tanaman yang kekurangan Kalium akan cepat mengayu atau menggabus, hal ini disebabkan kadar lengasnya yang lebih rendah. Menurut penyelidikan mikro, Kalium berpengaruh baik pada pembentukan serat-serat seperti pada rosela, kapas dan rami.; dinding-dinding sel lebih baik keadaannya dan lebih baik kandungan airnya, sel-sel ini tumbuh lebih baik, lebih kuat dan lebih panjang. K+ berperan dalam banyak proses fisiologis dan biokimia tanaman dan diserap secara aktif dengan kecepatan penyerapan yang tinggi dan dapat melawan perbedaan konsentrasi. K+ dalam konsentrasi rendah ditransport secara aktif dengan adanya transfer energi oleh ATP-ase, sedang K+ konsentrasi tinggi justru akan menghambat mekanisme transport aktif dan dutransport secara pasif. Kecepatan penyerapan K+ juga dikontrol oleh konsentrasi K+ internal yang pada gilirannya berdampak pada turgor sel atau turgor sel justru dikontrol oleh penyerapan K+. K+ diketahui sebagai unsur yang sangat mobil di jaringan tanaman, K+ utamanya ditransport secara langsung ke jaringan meristem dan seringkali dijumpai transport K+ berlangsung dari jaringan tua ke jaringan muda. Transport K+ ke meristem, perannya belum diketahui dengan jelas, tetapi diduga terkait dengan kegiatan : sintesis protein, laju pertumbuhan dan penyediaan 5
sitokinin. K+ penting dalam menentukan status air dalam tanaman : penyerapan air dalam sel/jaringan seringkali sebagai akibat penyerapan aktif terhadap K+, pembengkakan kotiledone berhubungan dengan penyediaan K+, turgor sel (daun) jega sangat dipengaruhi oleh kandungan K+. Perlakuan tanaman dengan level K+ yang rendah diperoleh penurunan : laju pertumbuhan, besarnya sel, kandungan air dalam jaringan. Dari perlakuan ini disimpulkan bahwa jaringan muda sangat memerlukan K+ untuk memelihara turgor sel yang pada gilirannya untuk pembesaran sel, pada jaringan muda turtgor sel sangat sensitif terhadap status K+, K+ juga berkaitan dengan asimilasi CO2, fosforilasi dan sintesis protein. Pendapat lain menyebutkan bahwa K+ sinergistik dengan asam gibberelin, kecepatan perpanjangan yang tinggi dijumpai pada aplikasi K+ dan asam gibberelin. Kehilangan air lebih rendah pada tanaman yang diberi K+ karena berpengaruh pada penurunan transpirasi yang tidak hanya tergantung pada potensi air pada sel mesofil, tetapi juga dikontrol oleh besarnya tingkat membukanya stomata. K+ dalam sel stomata ikut mengendalikan membuka dan menutupnya stomata, stomata membuka bila kadar K+ di dalam sel stomata tinggi dan menutup bila kadar K+ rendah. Pada siang hari akan berlangsung fotosintesis, dihasilkan fotosintat yang dampaknya akan dihasilkan energi maka mendorong peningkatan penyerapan K+ yang akhirnya akan meningkatkan konsentrasi K+ dan menaikkan tekanan turgor. Perilaku K+ ini ternyata tidak berlaku untuk ion (anion) Cl- dan H2PO4- sehingga tidak mampu memberikan keseimbangan akibat peningkatan K+, sedang anion yang memberikan keseimbangan terhadap K+ asam malat yang dihasilkan via karboksilasi PEP. Pengaruh K+ terhadap fotosintesis ternyata tidak langsung berpengaruh pada fotosintesis I dan II, tetapi menaikkan reaksi denovo yaitu sintesis enzim rubisco. K+ juga menurunkan resistensi difusi CO2 kedalam sel mesofil. Meningkatnya asimilasi CO2 paralel dengan meningkatnya fotorespirasi dan menurunkan respirasi (respirasi gelap), K+ juga meningkatkan translokasi fotosintat dan K+ secara tidak langsung meningkatkan sintesis beberapa macam senyawa organik seperti protein, gula dan polisakarida. Kation K juga berperan mengaktifkan beberapa macam enzim, misal terhadap starch sintetase pada jagung manis, pengaruh K+ sangat kuat yang diikuti oleh Rb+, Cs+ dan NH4+ pengaruhnya lebih rendah daripada K+. Defisiensi K tidak menunjukkan gejala yang jelas, awalnya hanya pengurangan laju pertumbuhan, setelah lanjut diikuti oleh klorosis dan nekrosis. 6
Umumnya mulai nampak pada daun tua, karena K+ yang mobil ditransport dari daun tua ke jaringan yang lebih muda. Turunnya turgor apalagi pada kondisi stres air menyebabkan tanaman lembek. C. Antagonisme Ion Penyerapan air dan mineral pada tumbuhan sangat memerlukan peranan pembuluh angkut xylem. Proses penyerapan tersebut melibatkan beberapa cara, diantaranya adalah difusi osmosis. Menurut Dahlia (2001:73), masuknya air dari tanah ke sel-sel akar melibatkan pula masuknya mineral dan ion ke dalam akar. Masuknya ion ke dalam sel diganti keluarnya ion yang lain dari sel akar. Peristiwa ini disebut pertukaran ion yang dipengaruhi oleh sifat antagonism ion. Antagonism ion ini berarti bahwa pemasukan ion yang satu dapat mempengaruhi atau bahkan melawan pemasukan jenis ion lain. Mekanisme ion menembus membrane sel dari apoplas masuk ke simplas adalah proses aktif yang memerlukan ATP dari hasil respirasi. Akibatnya, konsentrasi ion dalam sel naik ke tingkat yang lebih tinggi daripada konsentrasi di luar sel (Salisbury dan Ross, 1995). Sebagian ion-ion yang telah masuk ke dalam sitosol akan diangkat masuk ke dalam vakuola, dimana penting perannya dalam penurunan potensial osmotic akar, sehingga akan mempercepat serapan air,meningkatkan tekanan turgor sel tersebut, dan akhirnya memacu pertumbuhan akar menembus tanah (Lakitan, 1995).
7
BAB III METODE PENELITIAN A. Jenis Penelitian Penelitian yang kami lakukan adalah penelitian ekaperimental karena dalam penelitian ini menggunakan perlakuan, pengulangan, kontrol dan manipulasi. B. Alat dan Bahan a. Alat : -
6 buah petridisk
-
Gelas ukur
-
Pipet
-
Pisau
-
Tabung reaksi
b. Bahan -
Tanaman Hydrilla yang masih segar
-
Larutan KCL 1% dan MgCl 1%
-
Air suling
C. Langkah Kerja 1. Membuat enam macam medium pertumbuhan dengan komposisi, sebagai berikut: I. 40 ml air suling II. 40 ml KCl 1% III. 40 ml MgCl 1% IV. 20 ml KCl 1% + 20 ml MgCl 1% V. 20 ml KCl 1% + 10 ml MgCl 1% + 10 ml air suling VI. 20 ml KCl 1% + 20 ml MgCl 1% + 10 ml air suling 2. Memasukkam masing-masing komposisi medium tersebut ke dalam 6 petridisk yang tersedia dan diberi label. 3. Ke dalam masing-masing petri berisi media tersebut, dimasukkan 5 ‘kuntum’ Hydrilla dengan ukuran seragam yaitu 3cm. 4. Dilakukan pengamatan mengenai warna, viabilitas dan pertumbuhan yang mungkin terjadi pada masing-masing kelompok perlakuan tersebut. 8
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Yang diamati
Warna Hari
Panjang
3
5
7
1
3
5
7
Hijau
Hijau
Hijau
Hijau
7,86
7,78
7,69
7,54
++++
+++
+++
++
Hijau
Hijau
Hijau
Kuning
7,46
7,32
7,25
-
+++
+++
+
+++
+
Hijau
Hijau
Hijau
Kuning
7,35
7,29
7,21
7,16
20 Mg Cl
+++
++
+
Kecokl
+
+++
Kuning
7,54
7,48
-
-
Kuning
7,86
7,61
7,58
7,55
7,66
7,54
7,49
_
Cawan 1. Aquades
2. Mg Cl2
1%
3. 10 K Cl +
ke-1
atan
Aquades 4. KCl 1%
Hijau
Hijau
Hijau
+++
+++
+++
+++
++
+
Hijau
Hijau
Hijau
+++
+++
+++
+++
+
Hijau
Hijau
Hijau
Kunig
10 MgCl
+++
+
+
kecokl
+
+++
5. KCl + MgCl
6. 20 KCl +
atan
Aquades
Tabel 1. Pengamatan Anatagonisme Ion Pada tanaman Hydrilla sp Mengenai Warna, Viabilitas dan Pertumbuhan Panjang.
9
B. Analisis Data Pengamatan antagonism ion menggunakan tanaman Hydrilla sp dilakukan pada hari ke-3, 5 dan 7. Pada pengamatan hari ketiga, tampak perubahan dengan hari pertama terutama pada warna daun dan viabilitas. Perlakuan ke-1 sampai perlakuan ke-6 untuk warna daun, warna daun terjadi perubahan yang paling mencolok pada cawan ke-6, sedangkan untuk viabilitas, perlakuan ke-1 sampai ke-6 sama yaitu segar dan tidak rontok. pada pertumbuhan panjang untuk tiap perlakuan, dari perlakuan ke1 sampai ke-6. Pertumbuhan panjang tersebut berturut-turut yaitu 7,78; 7,32; 7,29; 7,48; 7,61; 7,54. (Tabel 1) Pengamatan hari ke-5 tedapat perubahan pada viabilitas dan pertumbuhan panjang dan warna. Warana daun pada pengamatan hari ke-5 can ke – dan can ke 3 warna hijau mulai terlihat pudar. Perubahan viabilitas yaitu pada perlakuan ke-1 sampai ke-6 yaitu segar tapi rontok. Perubahan lainnya juga terjadi pada pertambahan panjang dari perlakuan ke-1 sampai ke-6 yaitu berturtu-turut yaitu 7,69; 7,25; 7,21; -; 7,58; 7,49. (Tabel 1) Pengamatan pada hari ke-7 terdapat perubahan pada warna daun, viabilitas dan pertumbuhan panjang. Perlakuan ke-1 sampai ke-6 terdapat perubahan pada warna daun yaitu menjadi kecoklatan dan kekuningan. Perubahan viabilitas juga terjadi yaitu tidak segar dan rontok pada perlakuan ke-1 sampai ke-6. Perubahan lainnya juga terjadi pada pertambahan panjang dari perlakuan ke-1 sampai ke-6 yaitu berturtu-turut 7,54; -; 7,16; -; 7,55; -. (Tabel 1)
10
C. Pembahasan Unsur kalium berhubungan erat dengan kalsium dan magnesium. Ada sifat antagonisme antara kalium dan kalsium. Dan juga antara kalium dan magnesium. Sifat antagonisme ini menyebabkan kekalahan salah satu unsur untuk diserap tanaman jika komposisinya tidak seimbang. Unsur kalium diserap lebih cepat oleh tanaman dibandingkan kalsium dan magnesium. Jika unsur kalium berlebih gejalanya sama dengan kekurangan magnesium. Sebab , sifat antagonisme antara kalium dan magnesium lebih besar daripada sifat antagonisme antara kalium dan kalsium. Kendati demikian , pada beberapa kasus , kelebihan kalium gejalanya mirip tanaman kekurangan kalsium. Berdasarkan analisis diatas maka dapat diketahui bahwa pada perlakuan I, V, dan VI mengalami pertumbuhan yang baik karena ukuran daunnya bertambah dan warna daunnya hijau serta viabilitasnya segar. Pada perlakuan V dan VI yang seharusnya terjadi sifat antagonisme ion karena komposisi antara larutan KCl 1% dan MgCl2 1% yang tidak sama, namun dalam praktikum ini tidak menunjukkan adanya antagonisme ion, hal ini kemungkinan ion K+ dan Mg2+ yang diserap oleh tanaman tersebut komposisinya seimbang. Hal ini menunjukan komposisi larutan yang tersedian tidak selalu berpengaruh terhadap komposisi ion yang diserap oleh tanaman tersebut karena bergantung kebutuhan dari masing-masing tanaman dan setiap jenis tanaman membutuhkan unsur K dan Mg yang berbeda-beda. Pada perlakuan II, II, dan IV terjadi sifat antagonisme ion karena salah satu unsur untuk diserap tanaman jika komposisinya tidak seimbang yang menyebabkan pertumbuhan tidak baik ditunjukkan warna daun menjadi kuning dan viabilitasnya layu (tidak segar) dan mengakibatkan tanaman tersebut mati
11
BAB V PENUTUP A. Kesimpulan Ion K+ dan Mg 2+ berpengaruh terhadap pertumbuhan Tanaman Kayu Apu B. Saran Saat praktikum, praktikum seharusnya lebih teliti untuk mengukur panjang agar tidak terjadi kesalahan.
12
DAFTAR PUSTAKA Echo Dharma. 2011. Gejala Kekurangan dan kelebihan Unsur. (Online), (http://chodoxcharming.blogspot.com/2011/01/gejala-kekurangan-dan-kelebihan-unsur.html, diakses tanggal 30 Oktober 2013). Mei. 2009. Metabolisme Enzim dan Respirasi tumbuhan. (Online), (http://akhanggit.wordpress.com/2010/07/05/pengujian-aktivitas-antibakteri/, diakses tanggal 30 Oktober 2013). Rahayu, Yuni Sri, Yuliani, dan Lukas Budipramana. 2012. Panduan Praktikum Ilmu Hara. Surabaya: Unesa press. Santosa. 1993. Fisiologi Tumbuhan. Fakultas Biologi. Yogyakarta: UGM
13
