TUGAS MIKROBIOLOGI TANAH
TRANSFORMASI UNSUR-UNSUR DAN SENYAWA-SENYAWA SENYAWA-SENYAWA LAINNYA DALAM TANAH OLEH MIKROORGANISMA
Di Susun Oleh Kelompok 7b :
Erniyati
(20080122062)
Abdul Rahman Wahid
(20080122053) (20080122053)
Kritono
(20110122033)
INSTITUT PERTANIAN ( INTAN ) YOGYAKARTA YAYASAN PENDIDIKAN WIDYATANI Jl. Magelang KM. 5,6 2011 / 2012
TRANSFORMASI UNSUR-UNSUR DAN SENYAWASENYAWA LAINNYA DALAM TANAH OLEH MIKROORGANISME
1. PENDAHULUAN
Berbagai tanaman dengan melalui akar-akarnya mengambil dari tanah sejumlah unsur yang beragam beragam dalam bentuk garam-garaman.Perlu garam-garaman.Perlu dijelaskan terlebih dahulu dahulu bahwa pangkal pangkal uraian tidak dititik beratkan pada unsur karbon dan nitrogen karena ke dua unsur ini telah dijelaskan secara panjang panjang lebar dan mendetail pada mata kuliah terdahulu. Unsur-unsur Unsur-unsur yang akan diuraikan merupakan unsur-unsur yang sering diklasifikasikan sebagai unsur-unsur esensial dan minor. Golongan pertama dari dari unsur-unsur yang yang dimaksud dimaksud di atas atas yaitu : sulfur, fosfor, patasium, kalsium, magnesium,besi ,mangan dan sodium. Golongan ke dua terdiri dari zink, molibdenum, kadmium, khlorin, aluminium, boron, tembaga, silikon dan suatu ragam unsur lainnya. Dalam transformasi unsur-unsur di atas di dalam tanah,mikrooganisma sering kali memainkan bagian peranannya secara langsung,meskipun sering kali pengaruhnya atas berbagai unsur(elemen)ternyata tidak langsung,lamban langsung,lamban dalam reaksi.Sepertinya reaksi.Sepertinya silikon(salah sili kon(salah satu di unusr-unsur ini atau inert elements)menjadi esensial dalam perkembangan bagi bakteri-bakteri tertentu dan ragam ragam algae(ganggang) algae(ganggang) terutama diatoma-diatoma.Molibdenum telah didapatkan memainkan suatu peranan yang cukup penting dalam fiksasi nitrogen atmosferik.Unsur-unsur lainnya ditemukan telah menetralisir atau mempunyai suatu pengaruh menetralkan atau racun-racun tanaman.Sedangkan yang lainnya lagi,seperti kobalt dapat mempengaruhi pertumbuhan sel-sel,memperlambat atau menghalangi pelipatgandaan. Beberapa element,terutama fosfor merupakan unsur-unsur (penyusun-penyusun) yang esensial bagi nukleus sel dan sitoplasma. Sulfur dan beberapa unsur lainnya,dapat tersaji sebagai sumber energi bagi berbagai bakteria dan juga membentuk unsur-unsur (penyusun)yang esensial pada asam-asam amini tertentu.
2. TRANSFORMASI SULFUR
Sulfur
atau
belerang
merupakan
suatu
unsur
esensial
bagi
pertumbuhan
tanaman.Unsur ini menyusun sekitar 0,11dari kerak bumi. Fosfor terjadi dalam konsentrasi yang diperkirakan sama.Dalam menganalisir air sungai dapat diketahui bahwa sulfur dihilangkan dari tanah lebih cepat disbanding dengan sesuatu unsure lainnya, yaitu ionionnya,SO4, cenderung terlarutkan dalam air,sedangkan ion-ion PO 4 cenderung mengendap dengan cepat dalam tanah. Menghilangkan Menghilangkan belerang pada tanaman-tanaman perkebunan kemungkinan jauh lebih besar daripada yang biasa biasa diasumsikan,kemungkinan diasumsikan,kemungkinan hal itu seluruhnya menjadi menjadi ke luar atau meninggalkan proporsi pada tersedianya unsur ini dalam tanah. Kehilangan sulfur tahunan dari tanah tidak berzat berzat kapur
melalui pertanaman pertanaman dan drainase telah dinyatakan sekitar sekitar
jumlah 44 pound per acre. Kehilangan ini ditingkatkan dengan aplikasi kapur ke dalam tanah .Setelah sampai duapertiga sulfur yang digunakan dalam tanah dalam bentuk potassium sulfat ditemukan terbawa terbawa atau terlarutkan dalam dalam air buangan(drainase). buangan(drainase). Sulfur ditambahkan atau mendapatkan caranya sendiri masuk ke dalam tanah dalam suatu jumlah bentuk-bentuk yang berbeda,jelasnya sebagai berikut: a. Dalam
senyawa-senyawa
organik
tertentu,yang
membentuk
bagian-bagian
unsur/penyusun dari residu tanaman dan binatang yang ditambahkan atau ditinggalkan pada tanah. b. Sebagai sulfur elemeter, yang biasanya ditambahkan ke dalam tanah sebagai suatu pupuk atau yang terjatuhkan dalam air hujan. c. Sebagai sulfat,yang ditambahkan ke dalam tanah ke dalam pupuk mineral tertentu,sebagai tertentu,sebagai superfosfat dan gypsum. Kandungan Kandungan sulfur pada bahan-bahan tanaman ternyata beragam,yaitu beragam,yaitu dari fraksi yang kecil dari 1 (seperti dalam jerami gandum hitam) sampai hampir 1 % (seperti dalam turnip atau sejenis lobak cina). Sulfur dan senyawa-senyawa sulfur di dalam tanah merupakan subjek bagi sebagian trasformasi yang berlangsung atau tidak berlangsung terhasilkan dari kegiatan-kegiatan berbagai golongan golongan jasad renik. Ketika berbagai residu tanaman dan dan binatang mengalami dekomposisi (pelapukan) (pelapukan) baik di dalam tanah tanah ataupun di dalam kompos kompos ,unsur-unsur yang bersangkut paut dengan sulfur,terutama protein dan glukosida- glukosida dihidrolisa.Protein memberikan kenaikan pada cystina asam animo yang bersangkut paut dengan sulfur,
glukosida- glukosida menghasilkan minyak mostar (mustard oil) dan senyawa-senyawa sufur lainnya. Susunan kimiawi dari 2 senyawa yang bersangkut paut dengan sulfur dapat dikemukakan sebagai berikut: CH
NH
S
2.HC
S
CH2
CH.NH2
HOOC
COOH Cystina CH2.SO4OH
CH2.NH2 Taurina
Kini
studi-studi
mengenai
produk-produk
antibiotika
dari
metabolismaa
microbial,ternyata sulfur juga telah ditemukan sebagai suatu unsur esensial dari senyawasenyawa yang begitu penting sebagai penisilin. Senyawa-senyawa ini dapat diserang dan dipecahkan oleh berbagai bakteri dan jasad renik lainnya. Hanya sebagian kecil sulfur dikonsum organisma- organisma ini. Banyak sekali dari padanya dibebaskan sebagai hydrogen sulfida. Di bawah kondisi-kondisi yang anaerobic,
senyawa-senyawa senyawa-senyawa sulfat yang yang lain,seperti merkaptan, juga diproduksi,tentang
senyawa ini dapat diperhatikan seperti bau busuk yang tajam (pungent odor) yang timbul sewaktu residu binatang (bangkai) dalam keadaan dekompos (pembusukan, pelapukan) dan ddemikian pula pada pelapukan/penghancuran bahan-bahan tertentu yang kaya akan protein,di mana pembusukan, pembusukan, pelapukan pelapukan dan atau penghancurannya penghancurannya dalam keadaan tidak tidak hadirnya oksigen. Di bawah kondisi-kondisi aerobik hydrogen sulfide dan merkaptan dengan cepat dioksidasi lebih lanjut menjadi sulfat-sulfat. Di antara bakteria yang terlibat penuh dalam perubahan bentuk sulfur dalam tanah,yang mampu mengoksidasi sulfur elementer dan senyawa-senyawa sulfat yang sederhana, perlu sekali mendapat perhatian.Bakteria ini dikenal sebagai bakteria sulfur . Mestinya bakteri-bakteri ini merupakan golongan-golongan yang berbeda morfologis fisiologisnya, beberapa di antaranya berbentuk kecil,suatu mikron atau demikian juga dalam ukurannya. Yang lainnya berbentuk dan berukuran lebih besar serta berfilamen. Beberapa
bakteri autotrop, yaitu bergantung atas energi yang dibebaskan dalam oksidasi sulfur, dan yang lainnya termasuk termasuk autotrop fakultatif atau juga yang mampu mendapatkan mendapatkan energynya energynya di cari senyawa-senyawa organik. Yang paling banyak dari bakteria ini dapat populasi tanah adalah organismaorganisma autotropyang fungsinya dalam rabuk agaknya mirip dengan tanaman-tanaman hijau, walaupun yang terakhir ini menggunakan energi sinar matahari (fotosinthesis), sedangkan dalam proses likuidasi---chemossynthesis---.Kedua bentuk bakteria di atas dan tanaman-tanaman hijau menggunakan karbondioksida dari atmosfer sebagai sumber-sumber karbon bagi cell synthesis. Reaksi-reaksi kimiawi berikut dilibatkan dalam oksidasi sulfur dan senyawa-senyawa oleh bakteria: 2H2S + O2 = 2H2O + S2 S2 + 302 + 2H2O = 2H2SO4 Na2S2O3 + 202 + H2O = Na2SO4 + H2SO4 2Na2S2O3 + O2 = 2Na2SO4 + S2 Kecepatan oksidasi pada sulfur dan senyawa-senyawanya yang sederhana ke asam sulfurik dan ke sulfat-sulfat dipengaruhi tidak hanya oleh keadaan alami dan organisma,tetapi juga oleh kondisi-kondisi kondisi-kondisi lingkungan.Perhatikan lingkungan.Perhatikan Tabel Tabel berikut. Tabel. 1 Oksidasi Sulfur Elementer ke asam Sulfur oleh Bakteri “Thiobacillus Thiooksidans” (Dari: Waksman dan Starkey).
Inkubasi
Jumlah
Labu Pengontrol
Labu Terinkubasi
kultur
Sulfur
Sulfur
Sulfat
Sulfat
dalam
Hilangnya Meningkatnya Sulful
Sulfat
Elementer
-laba(Hari)
(ml)
(mg S)
(mg S)
(mg S)
(mg S)
(mg S)
(mg S)
15
100
1.001
86.4
788
302.1
213
215.7
30
100
992
90.5
735
354.0
257
263.6
15
300
3.002
112.2
2.496
633.3
506
520.8
30
300
2.997
126.5
1.974
1.168.0
1.023
1.041.5
Dari kepentingannya kepentingann ya yang khusus atas
berlangsungnya berlangsun gnya reaksi
tanah dan
substrata,yaitu konsentrasi garam dan ketersediaan bahan-bahan organik. Tiap-tiap reaksi di atas dapat ditimbulkan oleh berbagai ragam bentuk dan bacteria.Reaksi yang pertama, dapat dihasilkan dalam kehadiran sulfur(misalnya yang tersedia dalam air hujan),yang sebagian besar terdapat dalam air lembah sungai atau genangan air dan dalam bongkah-bongkah gambut dan dapat dibawa/diselesaikan oleh segolongan besar bakteri.Tipe reaksi ini kini telah menarik banyak perhatian sebagai suatu perkembangan usaha untuk meningkatkan persediaan sulfat yang yang ada pada pemanfaatan produk-produk buangan. Dalam tanah-tanah yang bereraksi baik,sulfur bagaimana pun tidak terakumulasi sebagai suatu hasil aksidasi hydrogen h ydrogen sulfide,melainkan sulfide,melainkan dengan cepat dioksidasi lebih lanjut ke sulfat,seperti diperlihatkan pada reaksi yang kedua. Kalau sulfur elementer merupukan titik pangkal pada asam sulfurat,hanya sedikit sekali bakteri yang mampumenyelesaikan oksidasinya.Asam pengaruh mempengaruhi dengan basis dan zat-zat penyangga lainya yang tersedia dalam tanah untuk menimbulkan berbagai sulfat.Kalauhal itu diperlukan sekali untuk mereduksi alkalinitas tanah-tanah tertentu,sepertinya tanah-tanah alkali(hitam) atau kalau hal itu sebaiknya untuk menjadikan tanah lebih asamuntuk mengendalikan penyakit tertentu yang menghasilkan organism,--penyakit---keropeng pada umbi kentang misalnya--- penambahaan sulfur dan berlangsung oksidasi sebagai sebagai akibat hadirnya asam sulfurat,dapat sulfurat,dapat mengatasi penyakit penyakit tersebut,dan ini ini menpunyai arti yang besar ditinjau dari segi ekonomi.Reaksi ini dapat diringkas sebagai berikut: Ca3 (PO4)2 + 2 H2SO4 = 2CaSO4 + Ca (H2PO4)2 Di antara transformasi senyawa-senyawa sulfur yang lainnya yang berlangsung di dalam tanah dan dalam substrata tanah yang lain,maka proses-proses reduksi merupakan proses-proses yang berarti.Reduksi sulfat ke sulfide hidrogen diselesaikan oleh bakteri spesifik
yang
tertentu,biasanya
ditunjukkan
sebagai
organism-organisma
pereduksi
sulfat.Satu di antaranya telah ditunjukan oleh BEIJERINCK sebagai “Mi “Microspira crospira desulfurican”,yang
selanjutnya
oleh
STARKEY
ditunjukkan
sebagai
“sporovibrio
desulfurican “.Proses reduksi berlangsung dengan kehadiran suatu sumber energy yang memadai,yang dapat diringkas sebagai berikut: CaSO4 + CH3.COOH+H 2S + CaCO3 + CO2 +H2O Kondisi-kondisi anaerobik atau dengan tiadanya oksigen atmosferik bebas adalah esensial pada saat berlangsungnya reaksi ini,namun di sini suatu bentuk bahan organik harus tersedia. Sulfat digunakan oleh bakteri sebagai suatu sumber oksigen yang penting untuk
mengoksid substansi- substansi organik, ---energi yang dibebaskan dalam proses oksidasi sebagian dipakai dalam mereduksi sulfat--Dalam kehadiran unsur besi,dapat dihasilkan sulfide besi (yang hitam),yang merupakan lumpur-lumpur organik yang khas,yang ditentukan di bawah kondisi-kondisi anaerobik. Sulfida hidrogen yang dihasilkan dalam reaksi di atas ditemukan dalam air lembah sungai atau kolam tertentu,juga pada bongkah-bongkah gambut dan di lingkunganlingkungan yang jenuh air,khas dimana terjadi kekurangan oksigen bebas.Sulfida hydrogen yang di bentuk dalam reduksi sulfat dapat dioksid lagi ke sulfat dengan masuknya dalam kontak dengan sumber oksigen dan dalam kehadiran bakteria spesifik pengoksid sulfur. Dapat ditegaskan sehubungan dengan reaksi di atas,bahwa H 2S akan dioksid oleh bakteri sulfur (a.l. Thiobacillus) ke bentuk sulfat,dan dalam keadaan anaerobic bakteri pereduksi sulfat (a/1. Spirillum) mereduksi senyawa sulfat menjadi H 2S kembali ,terjadi di dalam tanah tanah atau daerah daerah genangan genangan air.Selanjutnya air.Selanjutnya perhatikan perhatikan siklus
dari sulfur gambar gambar
berikut. Organik - S Protein
Dekomposisi Bakteria
Assimilasi Tanaman Bakteria
H S 2
SO4 2
Oksidasi S Bakteri Autrotrop Bakteri Fotosintetik
Gambar 1. Siklus Sulfur
Siklus Sulfur terjadi secara alami di dalam tanah ,di lembah-lembah sungai,di kolamkolam tertentu,dan di daerah-daerah genangan air.
3. TRANSFORMASI FOSFOR
Fosfor secara terus menerus di dalam tanah mendapat tambahan,dalam berbagai residu organik dan dalam pupuk-pupuk. Fosfor ditemukan pula dalam tanah yang tidak diusahakan dalam sejumlah bentuk yang beragam (berbeda-beda). Perhatikan Tabel 2 berikut ini. Tabel 2. Kandungan Fosfor dan Potassium pada Beberapa Tanah dengan Keterlibatan Bakteri Tanah
Bentuk Organisma
Total
Total
P2O5
K2O
(%)
(%)
(%)
8.2 – 8.2 – 8.6 8.6
4.93 – 4.93 – 5.2 5.2
2.41 – 2.41 – 2.65 2.65
B.mycoides
7.5
4.07
2.27
Ps.fluorescens Ps.fluorescens liquefaciens
6.48
5.32
0.83
Az. choococcum
Debu
Bentuk-bentuk fosfor tersebut dapat dikemukakan sebagai berikut: a. Senyawa-senyawa organik yang terdapat dalam residu-residu tanaman dan binatang dimasukkan ke dalam tanah.Terserta pula substansi sel mikroba yang melimpah,yang mengalami sinthesa di dalam tanah.Senyawa-senyawa tanah.Senyawa-senyawa organik fosfor juga membentuk suatu bagian unsure dari kompleks-kompleks kompleks-kompleks humus pada tanah. b. Fosfat batu-batuan da fosfot lainnya yang tidah dapat di pecah/dilarut biasanya tersedia dalam batu-batuan setempat,dari bahan/batu-batuan inilah (dengan pengaruh alami dan berbagai mikrooganisme lain) tanah diperoleh/terwujudkan. Fosfat seringkali pula ditambahkan ke dalam tanah dalam bentuk macam-macam pupuk, yang sama baiknya dengan tulang-tulang dari bangkai binatang. Perhatikan Tabel 3 berikut ini.
Tabel 3. Pengaruh Nitrifikasi pada Solubilitas Solubilitas dari Trikalsium Fosfat dalam Tanah (Dari Kelley)
Setelah 28 hari
Setelah 57 hari
– N NO3 – N
Ca
P2O5
– N NO3 – N
Ca
P2O5
ppm
Ppm
ppm
ppm
ppm
ppm
Kontrol
20.0
45.0
13.1
25.5
50.6
11.0
CaCO3
22.0
56.5
11.9
29.0
70.8
13.2
Ca3 (PO4)2
21.0
58.5
24.2
28.0
58.8
25.0
CaCO3 + Ca3 (PO4)2
22.0
59.1
17.3
28.0
70.1
22.4
(NH4)2SO4
98.0
219.4
18.5
99.0
225.4
19.4
(NH4)2SO4 + CaCO3
97.0
254.4
18.5
98.0
270.5
7.4
(NH4)2SO4 + Ca3(PO4)2
99.0
217.7
52.1
99.0
229.6
38.0
(NH4)2SO4+CaCO3+Ca3(PO4)2
100.0
253.4
26.6
101.0
230.4 230.4
13.9
Darah kering
91.0
107.7
9.7
90.0
113.9
10.0
Darah kering+ CaCO 3
89.0
107.2
9.8
90.0
140.2 140.2
11.5
Darah kering+ Ca 3 (PO4)2
81.0
111.7
24.3
88.0
117.7
22.2
Darahkering+CaCO3+Ca3(PO4)2
81.0
118.2
19.5
87.5
138.1
18.3
Penambahan bahan-bahan
c. Fosfor anorganik dapat larut, seperti sodium, potassium, kalsium dan magnesium, ditambahkan ke dalam tanah dalam bahan-bahan pupuk dan dalam residu-residu tanaman dan binatang.
Gambar 2. Tranformasi (Siklus) Fosfor
Di antara senyawa-senyawa fosfatorganik yang juga dapat ditemukan di dalam tanah,seperti lecithin,asam-asam nuklei dan phitin,bedanya di tempat tertentu dengan sangat menyolok atau merajai di tempat tersebut. Lecithin berkandungan 9,39 P 2O5,N 1.6 dan C sebanyak 65,36. Lecithin berkandungan 2 asam lemak radikal, seperti palmitat dan stearat atau asam-asam oleat, sebagaimana sebagaimana diperlihatkan pada formula struktural berikut. CH2.OR 1
CH.OR
OH CH2.OPO (CH3)3 + 3H2O O.(CH2)2N
lacithin
CH
=
OH
2OH
CHOH
OH (CH3)3
CH
1
2O.PO
+ ROH + R OH + (CH2)2 OH.N
OH
asam lemak
kholin
OH
Gambar 3. Formula Struktural
Asam-asam nukleat ditemukan melipah dalam substansi sel mikroba.Dalam dekomposisinya,beberapa golongan asam ini dibongkar lebih cepat daripada yang lainnya.Dalam
kehadiran
sumber-sumber
karbon
dan
nitrogen
yang
benar-benar
tersedia,berbagai bakteria dan cendawan berkemampuan membongkar lecithin dan asam nukleat dan membebaskan fosfor sebagai fosfat.Sebanyak 60 dari fosfotlecithin ditransform ke dalam fosfat yang dapat larut dalam 60 hari.Sisa dari fosfor diasimilasi oleh bakteria untuk sinthesa bahan sel.
Phitin adalah suatu heksafosfat,yang terjadi/timbul dengan melimpah dalam bahanbahan tanaman,terutama dalam biji-bijian.Berkandungan sekitar 26 fosfor dalam bentuk aam phitin, C6H24O27P6. Senyawa ini dipenuhi oleh cendawan dan bakteri dengan menggunakan suatu enzim,ditunjukan sebagai phitas,dengan akibat atau hasil bahwa fosfor organic ditransform ke dalam fosfat: C6H24O27P6 + 6O2 = 6 H3PO4 + 6 CO2 + 3 H2O Protein-protein nukleat berkandungan 7-9 fosfor dan 13-14 nitrogen,jika diserangoleh mikroorganisme member penambahan pada asam fosforat,gula,purin dan pokok-pokok primimidin.Senyawa-senyawa ii didekompas lebih lanjut oleh suatu macam bakteria dan cendawan.Bakteria tertentu,yang ditunjukan sebagai Nucleobacter,telah ditemukan menjadi dihubungkan dihubungkan secara khusus dalam dekomposisibeberapa nukleat,melalui derajat asam nukleat ke dalam asam fosforat. Fosfat yang tidak melarut ditambahkan ke tanah adalahmerupakan subyek bagi kegiatan-kegiatan
mikroorganisme,sebagian
besar
dalam
suatu
rubuk
tidak
langsung.Berbagai asam organik dan anorganik yang dihasikkan mikroorganisme pengaruh mempengaruhi dengan fosfat yang tidak larut,member peningkatan pada senyawa-senyawa yang dapat larut.Hal ini dilukiskan dengann reaksi-reaksi sebagai berikut: Ca (PO4)2 + 2HNO3 = 2 CaHPO4 + Ca (NO3)2 Ca (PO4)2 + 2HNO3 = Ca (H2PO4) + Ca (NO3)2 Ca (PO4)2 + H2SO4 = 2 CaHPO 4 + CaSO4
GERRETSEN mengemukakan fakta bahwa pengambilan fosfor pada tanaman dari
dasar terak dicirikan dengan membaiknya aktifitas mikroba tanah.Kemampuan melarutkan dari mikroorganisma tanah terhadap fosfat yang tidak melarut dicapai dengan bantuan piringpiring kaca yang dipenuhi lapisan agar,dalam mana fosfat kalsium dipercepat dan mengendap dan terkubur miring dalam bejana kultur (pemeliharaan).Zona-zona solubilitasi yang jelas diamati pada bagian-bagian dengan jelas,terutama di bagian bawah uung-ujung akar dan batang muda.Dalam kultur-kultur yang steril zona-zona solubilitasi (zona pelarutan)ini tidak ditemukan/tidak terlihat,membuktikan bahwa gerak pemecahan/pembongkaran pada akarakarmelepaskan/mengeluarka akarmelepaskan/mengeluarkan n substansi-substansi organic dengan suatu hasil bagi C:N yang rendah,terdapat kemungkinan bahwa fosfat dapat dipercepat perubahannya oleh aktifitas jasad renik.
Dalam dekomposisi bahan organik oleh jasad renik, biasanya tidak semua fosfor dibebaskan oleh oleh fosfat, sejumlah tertentu diasimilir diasimilir oleh organisma untuk untuk sinthesa bahan bahan sel yang baru.Kalau baru.Kalau kompleks organik organik berkandung fosfor hanya sedikit atau tidak ada,bacteria dan cendawan berkemampuan menghilangkan dari tanah beberapa fosfat yang dapat melarut yang diperlukannya
untuk sinthesa sinthesa selnya. selnya. Hal ini adalah similar dengan dengan kebutuhankebutuhan-
kebutuhan mikrooganisma akan nitrogen, walaupun jumlah-jumlah fosfor yang diperlukan bagi tujuan ini akan kurang. Estimasi atas fosfat yang tersedia di dalam tanah atau respon dari suatu tanaman pada pemanfaatan fosfat yang potensial, dipersulit oleh beberapa faktor, terutama sistem perakaran dari tanaman kedalaman penetrasi dari sistem perakaran dari curah hujan. Effek yang baik dari adanya penambahan tersedianya fosfat pada tanah akan merupakan suatu peningkatan dalam system perakaran,yang mengarah pada kemampuan pengambilan yang lebih besar atas fosfat tanah, Kemampuan akar-akar tanaman untuk menabsorb kurangnya fosfat yang tersedia dengan lebih mudah/lebih cepat adalah tergantung pada nutrisi fosfatpada tanaman dan system perakarannya. perakarannya. Beberapa Beberapa
tanaman mengeluarkan/melepaskan mengeluarkan/melepaskan asam-asam
organikdari akar-akarnya.Semua tanaman mempunyai konsentrasi-konsentrasi karbon dioksida tertentu, sehubungan dengan respirasi dari populasi mikrobiologis pada tanah, khususnya dalam rhizosfer . Hal ini mengakibatkan lebih besarnya dalam ketersediaan fosfat insoluble (yang tidak melarut) dan mungkin melibatkan dalam suatu transfer dari beberapa fosfat,jadi menjadikan tersedianya pada akar-akar tanaman.Kondisi-kondisi tanah,khususnya aerasi, merupakan kondisi yang sangat penting dalamhubungan ini.
Metode-metode yang kini digunakan bagi estimasi tersedianya fosfat dalam tanah adalah didasarkan pada perlakuan-perlakuan padatanah dengan suatu larutan yang cocok,sepertiasam-asam cocok,sepertiasam-asam sitrat sitrat dan asetet atau atau fluoride alumunium,dan determinasi
pada
sejumlah fosfat dalam ekstrak.Sejumlah metode biologi juga dipergunakan,meliputi penilaian jumlah fosfat yang diambil pada pembibitan-pembibitan tanaman gandum hitam (rye seedlings)atau sejumlah pertumbuhan yang ditunjang peranan bakteri yang memerlukan fosfat,seperti Azotobakterau cendawan, seperti Aspergillus, dimana tanah bagi organismaorganisma tadi merupakan satu-satunya sumber fosfor bagi mereka. Metode-metode mikrobiologis untuk mengevaluasi tersedianya fosfor di dalam tanah didasarkan atas fakta bahwa bahwa suatu paralelisma tertentu telah diamati di antara sinthesa sel microbial dan pemakaian fosfat.Observasi ini telah digunakan untuk pelaksnaan penentuan dengan teliti tersedianya fosfat pada waktu itu di dalam tanah.Berbagai bakteria ,terutama
Azotobacter
chroococcum
dan
cendawan
(seperti
Aspergillus
niger,
Cunninghamella,Trichoderma dan A.oryzea) dimanfaatkan sebagai organisma-organisma penetas. Methoda analisis biasanya dilakukan sebagai berikut: Suatu kuantitas tanak tertentu yang akan diamati ditambahkan pada suatu larutan garam – gula yang bebas dari fosfor dan nitrogen dan suatu suatu turunan Azotobacter Azotobacter yang pantas diinokulasikan, setelah setelah inkubasi selama 14
sampai
30
hari
pada
28oC,maka
sejumlah
nitrogen
yang
terfiksasi
dapat
ditentukan.Nitrogen yang terikat adalah suatu penilaian atas pertumbuhan/perkembangan Azotobacter,yang Azotobacter,yang dikendali oleh fosfor fosfor yang tersedia.Sejak tersedia.Sejak rasio nitrogen sel kefosfor kefosfor sel adalah 2:1,jumlah terpakianya terpakianya fosfor
dapat dikalkulasi dikalkulasi dari dari sejumlah sejumlah nitrogen nitrogen yang yang
terikat,jadi gambaran ketersediaannya fosfor dapat dikalkulasi dari sejumlah nitrogen yang terikat,jadi memberikan ikatan ketersediaanya fosfor dalam simple tanah yang ditambahkan pada larutan. Metoda ini telah dimodifikasi dengan berbagai cara.Dalam satu cara modifikasi ini suatu korbohidrat (gula,tepung,mannitol)ditambahkan ke dalam tanah tertentu yang diamati,juga ditambahkan CaCO 3 jika tanahnya asam.Tanah selanjutnya diinokulasi dengan Azotobacter dan dimasukkan ke dalam piringan-piringan kecil,permukaan-permukaannya diratakan.Selanjutnya tersedianya fosfor dalam tanahdi nilai dengan pertumbuhan Azotobacter di permukaan tanah pada piring-piring tadi,sebagaimana ditentukan dengan permunculan koloni-koloni lanyau.Ketersediaan fosfor dalam suatu tanah tertentu dinilaidari sejumlah perkembangan koloni Azotobacter yang aktual. Beberapa
metoda
didasarkan
atas
pemanfaatancendawan,metode-metode
ini
adalahsimilar dengan metode-metode di atas,kecuali mengenai nitrogen yng tersedia itu ditambahkan juga pada solusi atau pada tanahnya.Pertumbuhan cendawan digunakan sebagai suatu penilaian dari tersedianya fosfor
4. TRANSFORMASI POTASIUM, KALSIUM, MAGNESIUM DAN BESI
Dalam hubungan dengan berbagai element yang telah dibahas,yang lainnya yang diperlukan bagi nutrisi tanaman atau pun binatang dan yang hadir di dalam tanah atau dimasukkan ke dalam tanah,merupakan subyek langsung atau pun tidak langsung bagi kegiatan-kegiatan berbagai jasad renik. Beberapa dari element-element ini, potassium, kalsium, magnesium dan besi digunakan bagi metabolisme organisma-organisma tanah. Element-element tadi digunakan baik sebagai bahan gizi atau sebagai katalisator (zat yang mempercepat reaksi ),dan karenanya diperlukan,walaupun dalam sejumlah kecil apa pun
tersedia didalam tanah.Transformasinya oleh berbagai mikroorganisma dan peranannya dalam metabolisma microbial adalah tergantung pada sifat-keadaan element,sifat-keadaan organisma dan pada kondisi-kondisi tanah. +
Tranformasi Potasium (K )
Potassium ditemukan dalam tanah,baik dalam bentuk-bentuk organik dan dalam bentuk silikat zeolit dan nonzeolid. Element ini ditambahkan pada tanah dalam bentuk-bentuk anorganik yang dapat larut,terutama garam-garam sulfat,khlorida-kholorida dan fosfat – fosfat,dan dalam bentuk anorganik yang tidak dapat melarut dalam air diketahui sebagai “marl” dan juga dalam bentuk rubuk -rubukkandang -rubukkandang dan berbagai residu tanaman.Kandunga K2Opada residu tanaman berkisar dari 0,5 sampai2,0.Rubuk-rubuk yang baru berkandungan K2Osekitar 0.288 0.288 sampai0.504,konsentrasiny sampai0.504,konsentrasinyaa dalam kandungan debu pada sel-sel sel-sel bakteri – 39.5. adalah 4,0 sampai25.6,dan dalam hal itu pada misellium cendawan adalah 8.7 – 39.5. Sumber potassium (K) untuk tanaman diperoleh dari pelapukan batuan mineral (alkali fildspars 4-15% K 2O, Muskovit/K-mika 7-11% K2O, Biotit-Mg mika 6-10% K2O, ellite 4-7% K2O) berada di kisi-kisi mineral.
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX +
+
+
+
K K K K
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX Pembebasan K hasil pelapukan dapat dengan air atau asam lemah dapat lebih cepat. +
+
Konsentrasi H yang tinggi dan K yang rendah dapat membebaskan K
+
yang berada di
antara lapisan batuan mineral (interlayer). Pembebasan K dapat juga dengan cara penggantian +
++
++
K+ oleh kation lain (Na , Ca , Mg ). +
Fiksasi K dapat juga oleh mineral tanah dan fiksasi berlangsung lebih kuat pada +
kondisi kering daripada basah (lembab). Fiksasi K ini dapat dibebaskan oleh adanya NH 4
+
+
atau H . +
K berperan dalam banyak proses fisiologis dan biokimia tanaman dan diserap secara aktif dengan kecepatan penyerapan yang tinggi dan d an 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 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 CO 2, 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 CO 2 kedalam sel mesofil. Meningkatnya asimilasi CO 2 paralel
dengan meningkatnya fotorespirasi dan menurunkan respirasi (respirasi gelap), K meningkatkan translokasi fotosintat dan K
+
+
juga
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 pengaruhnya lebih rendah daripada K . Defisiensi K tidak menunjukkan gejala yang jelas, awalnya hanya pengurangan laju pertumbuhan, setelah lanjut diikuti oleh klorosis dan nekrosis. 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. K juga dapat meningkatkan resistensi tanaman terhadap beberapa penyakit, misal pada gandum terhadap serangan penyakit : “ powdery mildew” oleh Erysiphe graminis , padi : “brown spot ” oleh Ophiobolus myabeanus, barley
: “brown rust ”
oleh Puccinia hordei dan Fusarium, layu pada
pisang oleh Fusarium oxysporum. Beberapa contoh pupuk potasium : 50 % K
(60 % K2O)
41 % K
(58 % K2O)
33 % K
(40 % K2O)
KSO4
43 % K
(52 % K2O)
KNO3
37 % K
(44 % K2O, 13 % N)
KPO3
33 %
(40 % K2O, 27 % P)
KCl
= K metafosfat
Kehadiran bakteria dan kegiatan-kegiatannya sangat mempengaruhi ketersediaan potennsium dalam tanah bagi pertumbuhan tanaman.Kegiatan-kegiatan mikro dapat mengarah pada suatu peningkatan dalam tersedianya potassium,sebagaimana kalau bahanbahan organik didekomposisi oleh beberapa jasad renik dan kalau asam-asam pengaruh mempengaruhi dengan zeolit-zeolit,yang membebaskan potassium.Orthoklas- Orthoklas pengaruh mempengaruhi dengan produk-produk mikroba tertentu memberikan garam-garam potassium yang soluble (dapat melarut),perhatikan ringkasan sebagai berikut. Senyawa-senyawa Senyawa-senyawa potassium hadir dalam tanah t anah atau dalam kulturasi diassimilasi oleh bakteria dan cendawan dan disimpan kembali (lebih lanjut) dalam bahan sel.Sekiranya yang
disimpan itu didekompos (dibongkar)maka potassium menjadi tersedia kembali.Potassium bertempat kembali dalam tanah yang berbasis zeolitat Ca,Mg,dan Na. Konsentrasi pada ketersediaan potassium dalam tanah dengan demikian terkendali yang tidak hanya oleh total total konsentrasi unsur,melaikan unsur,melaikan juga oleh bentuk dalam dalam mana bentuk bentuk unsur itu dihadirkan dalam tanah,oleh tingkat penjenuhan zeolitat-zeolitat tanah oleh reaksi tanah,oleh tersedianya bahan organik,dan akhirnya oleh kegiatan-kegiatan berbagai golongan jasad renik. Metoda azotobacter sering kali telah digunakan untuk menentukan konsentrasi tersediannya potassium di dalam tanah,yang telah ditemukan berbeda-beda diantara 2 sampai 30 dari total,bergantung pada fertilitas tanah. Kalsium dan magnesium juga merupakan unsure yang esensial dalam nutrisi bagi mikroorganisma tanah.Dapat dikemukakan,unsur-unsur ini memainkan bagian-bagian yang penting sebagai penyangga substansi-substansi atau zat-zat untuk menetralisasi asam-asam organik dan anorganik yang terbentuk dalam tanah.
Transformasi Kalsium
Untuk memahami bagaimana kalsium masuk ke tubuh, kita harus melihat kalsium berada dalam tanah. Dalam lembab, daerah curah hujan tinggi seperti New England, sebagian besar kation kalsium telah tercuci keluar dari zona akar tanah oleh air dan penambahan kalsium tertentu, sering kali dalam bentuk batu kapur tanah, diperlukan untuk pertumbuhan yang baik tanaman pangan yang paling . Meskipun jumlah kalsium yang dibutuhkan oleh tanaman kecil (kalsium adalah 0,2-3,5 dari berat kering tanaman dan tumbuhan yang hidup biasanya lebih dari 60% air), kalsium melakukan fungsi penting lainnya dalam tanah yang membuatnya berguna dan perlu. Kation kalsium digunakan untuk mengurangi keasaman dan meningkatkan pH tanah. PH adalah ukuran konsentrasi ion hidrogen. Skala pH berjalan 0-14 dengan konsentrasi konsentrasi besar +
H, semakin rendah p. Ion hidrogen yang dilepaskan oleh akar tanaman saat mereka tumbuh.
Di antara partikel batu berbagai ukuran, organisme dari segala macam dan bahan organik dalam tanah adalah partikel koloid tanah liat dan humus yang memiliki muatan negatif pada permukaannya. Kation yang teradsorpsi dan diselenggarakan pada situs-situs bermuatan negatif. Sebuah tanah asam memiliki sebagian dari situs ini diisi dengan ion hidrogen. Dalam sebuah tanah pertanian yang baik 60-70% dari situs-situs harus diisi dengan kation kalsium, 10-20% harus diisi dengan kation magnesium, 10-15% dengan kation hidrogen, 3-5% dengan kation kalium dan sisanya dengan mikro.
Selain menyesuaikan pH dan menjadi tersedia untuk tanaman, tingkat kalsium yang tepat meningkatkan struktur tanah, membuat fosfor dan zat gizi mikro lainnya yang tersedia, dan meningkatkan lingkungan bagi mikroorganisme. Kalsium dikatakan untuk membantu pertumbuhan nitrogen simbiotik dan non-simbiotik bakteri memperbaiki yang mengapa pengapuran penting untuk pertumbuhan kacang, yang akarnya bakteri nitrogen fixing tuan rumah
12.
Kapur relatif tidak larut. Bagaimana menyebarkan kapur tanah pada tanah dan mencampurnya dalam membuat ion kalsium tersedia? Karbon dioksida yang dilepaskan setiap kali makhluk hidup bernafas. Tanaman akar dan organisme tanah dari semua ukuran mengeluarkan karbon dioksida yang menggabungkan dengan air dalam tanah untuk menghasilkan asam karbonat yang mampu melarutkan batu kapur, membebaskan kalsium sebagai kation untuk menemukan situs bermuatan negatif alternatif untuk melampirkan. Salah satu aspek penting dari kapur diterapkan pada tanah adalah ukuran partikel. Semakin kecil partikel semakin besar total luas permukaan batu kapur untuk aktivitas kimia akan berlangsung pada, membuat pembubaran lebih cepat. Seringkali batu kapur mengandung magnesium serta kalsium dalam bentuk karbonat dan oksida. Kapur ini disebut dolomit, adalah jenis yang ditemukan di barat laut Connecticut dan adalah jenis sering dibutuhkan di Connecticut tanah untuk mencapai hubungan perkiraan ditunjukkan sebelumnya. (Magnesium adalah elemen sentral dalam molekul klorofil dan ditemukan di setiap sel tumbuhan yang berwarna hijau.) Analisis batu kapur dari Kanaan, CT adalah magnesium oksida 18%, kalsium oksida 28% dan karbonat kalsium dan magnesium 90%. Di partikel koloid satu kation dapat digantikan oleh yang lain. Jika semua ion yang hadir dalam konsentrasi yang sama ion kalium akan menggantikan ion natrium, ion magnesium akan menggantikan kalium, kalsium akan menggantikan magnesium dan hidrogen akan menggantikan ion kalsium. Karena hidrogen tidak hanya dilepaskan oleh akar tanaman, tapi diproduksi dalam pembentukan asam karbonat maka perlu memiliki penawaran yang baik dari ion kalsium dan magnesium dalam tanah untuk menjaga tingkat mereka di atas bahwa hidrogen di situs koloid. Kalsium diserap oleh akar tanaman baik secara langsung dari partikel atau setelah ia sudah bergerak ke dalam larutan tanah. Ca
++
bergerak ke akar karena konsentrasi nya lebih
besar di luar akar dan karena potensi membran. Keduanya aktif dan transpor pasif terlibat dalam mendapatkan Ca
++
ke dalam pabrik.
Sebagaimana dicatat sebelum kandungan kalsium (kebutuhan) tanaman bervariasi. Secara umum monokotil, rumput seperti jagung dan biji-bijian lainnya, perlu kalsium kurang dari dicots, sebagian besar tanaman pangan lainnya. Misalnya, kandungan kalsium diberikan sebagai 1,3% pada alfalfa dan 0,82% pada tahun berjalan dan daun ranting pertumbuhan ek putih, baik dicots, dan hanya 0,40% pada jagung. Dalam tanaman Ca
+ +
dikatakan floem-
bergerak, yang berarti bahwa setelah mencapai daun melalui xilem yang membawa bahan dari akar, tidak mudah diekspor dari daun melalui makanan melakukan jaringan. Ini berarti bahwa sebagian besar kalsium diambil oleh pohon dan perenials lainnya dikembalikan ke tanah dengan jatuhnya daun untuk didaur ulang sebagai mikroorganisme menguraikan daun. Kormondy
13
laporan studi tentang anggaran gizi perkebunan pinus Skotlandia di Inggris.
Selama lebih dari 55 tahun dari penanaman, penyerapan total pohon dan flora tanah adalah 3043 kg per hektar dan total return untuk sampah dan tanah adalah 2565 kg per hektar. (Deborah Barnes memiliki diagram yang baik dari Ca
++
siklus pada tanaman di unitnya.)
Dalam kalsium, tanaman serta magnesium, bentuk garam-garam dari asam pectic yang membentuk sebagian besar lamella tengah yang mengikat sel-sel tumbuhan yang berdekatan. Hal ini membuat kalsium merupakan bagian penting dari struktur fisik tanaman. Kalsium pada tanaman juga berfungsi sebagai kofaktor enzim dan memiliki efek langsung terhadap sifat fisik membran sel. Jika ada kekurangan kalsium membran tampaknya kehilangan integritas mereka. Para zat terlarut dalam membran atau sel-sel kemudian bocor keluar. Kalsium dalam tanaman dapat kembali ke tanah dengan daun jatuh, seperti yang disebutkan, atau dapat disimpan dalam bagian kayu sampai jatuh dan membusuk atau dibakar, atau kalsium dapat dicerna oleh hewan yang makan tanaman. Jika kayu dibakar isi abu biasanya 0,1-3,0%. Dari jumlah ini, 30-60% mengandung kalsium dalam bentuk oksida kalsium. Inilah sebabnya mengapa abu kayu adalah sumber kalsium yang baik dan cara untuk meningkatkan pH tanah. Namun karena mereka juga mengandung oksida kalium 10-30% dan elemen lainnya, sering kali dalam bentuk larut, abu harus digunakan hemat untuk menghindari kelebihan kalium dan salinitas. Transformasi Magnesium (Mg)
Di dalam tanah banyak dijumpai dalam fraksi lempung, Mg dijumpai dalam mineral ferromagnesium yang mudah lapuk (biotit, serpentin, hornblende, olivin) juga dalam mineral lempung sekunder (chlorite, vermikulit, illit dan monmoulinit). Di dalam tanah juga dapat dijumpai Mg sebagai MgSO 4, MgCO3 atau dolomit (CaCO3, MgCO3).
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 – 0,2 – 150 150 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. Penyerapan oleh tanaman lebih rendah daripada Ca
2+
+
atau K . Mg dalam jaringan
sekitar 0,5% bahan kering. Pengaruh kompetitif kation terhadap penyerapan utamanya Mg seringkali menjadi penyebab defisiensi Mg pada daun (apel) dan sebaliknya K
+
yang rendah
diperoleh Mg yang tinggi. +
Meskipun K yang tinggi sering menekan total penyerapan Mg, namun pengaruh peningkatan penyediaan K
+
bervariasi pada berbagai organ tanaman. Tabel berikut
menunjukkan bahwa pada tanaman tomat, peningkatan penyediaan K
+
menurunkan
kandungan Mg di daun dan akar, namun pada buah malah sedikit meningkat, ternyata K meningkatkan translokasi Mg
2+
+
yang menuju buah.
+
Tabel 4 : Pengaruh K terhadap kandungan beberapa kation pada berbagai organ tanaman ( Mengel K. dan Kirkby E.A., 1987 )
Perlakuan mM K/lt larutan nutrient
Na
K
Ca
Mg
Dalam % DM Daun
2
0,5
0,40
4,7
0,61
10
3,3
0,19
4,2
0,27
20
4,2
0,18
3,3
0,15
2
0,2
0,36
3,9
0,33
10
2,2
0,25
3,2
0,31
20
2,4
0,13
3,3
0,26
Akar
Buah
2
1,6
0,10
0,09
0,07
10
2,5
0,07
0,08
0,08
20
2,7
0,06
0,07
0,09
K & Na kompetitif
-
K & Mg kompetitif K & Ca kompetitif
antagonisme. antagonisme. tapi Mg sangat mobil pada buah tidak berpengaruh.
-
translokasi Ca sangat ditentukan oleh transpirasi tr anspirasi hanya diangkut ke arah atas. 2+
Berbeda dengan Ca , Mg bersifat mobil di dalam floem sehingga dapat ditranslokasikan ke daun muda ataupun ke tunas pucuk. Dalam jaringan tanaman total Mg seringkali lebih 70% yang dapat didifusikan berasosiasi dengan anion organik seperti asam malat dan asam sitrat. Pada biji cerealia dapat berupa garam inositol hexafosfat (asam fitat) berasosiasi dengan klorofil (15-20%). Mg juga merupakan kofaktor hampir seluruh enzim yang mengaktifkan proses fosforilasi, Mg sebagai jembatan antara struktur pirofosfat (ATP dan ADP) dengan molekul enzim. Aktivasi ATP ase dibawakan oleh model jembatan di atas, Mg juga mengaktifkan fosfokinase, dehidrogenase, enolase. Mg juga membawakan reaksi kunci pengaktifan enzim ribulosa bifosfat carboksilase (Rubisco). 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 RNA ke rantai polipeptida juga diaktifkan oleh Mg. Gejala defisiensi Mg selalu dimulai dari daun yang tua ke arah daun muda, hal ini disebabkan sifat Mg yang mobil. 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. Level K
+
dan NH
4+
yang tinggi menekan penyerapan Mg sehingga dapat
menyebabkan defisiensi Mg, pH rendah dan pH tinggi juga menekan penyerapan Mg +
+
2+
disebabkan keberadaan H , K , Ca
juga berpengaruh terhadap penyerapan Mg karena
pengaruh kompetisi. Pupuk Mg antara lain : Kieserit Mg SO 4.H2O biasa diaplikasikan lewat tanah 500 kg/Ha, Epson MgSO 4.7H2O mudah larut, 35 kg/Ha dilarutkan dalam 400 l air lewat semprotan.
Transformasi Fe ( besi )
Di dalam tanah sebagai Fe oksida : haematit.(Fe 2O3), ilmenit FeTiO3, magnetit Fe 3O4, batuan endapan dan siderit FeCO 3. Kelarutan Fe dalam tanah sangat rendah dibanding 3+
+
2+
kandungan Fe yang ada, bentuk anorganik terlarut antara lain : Fe , Fe(OH)2 , dan Fe . Dalam keadaan aerasi yang baik kontribusi Fe
2+
kecil terhadap total Fe terlarut, kecuali pada
pH tinggi. Kelarutan Fe sangat sangat ditentukan oleh kelarutan hidroksida hidroksida Fe(3) : 3+
Fe
+ 3OH Fe(OH)3 Fe(OH)3 mengendap dan sangat tergantung pH yang tinggi, aktivitas Fe
dengan naiknya pH. Pada pH yang lebih tinggi aktivitas Fe
3+
3+
menurun
dalam larutan menurun 1000
– 8,0. kali lipat setiap kenaikan pH. Kelarutan Fe mencapai minimum pada pH sekitar 6,5 – 8,0. Pada tanah asam kelarutan Fe anorganik relatif lebih tinggi daripada tanah kapur yang kelarutannya sangat rendah dan dapat menyebabkan defisiensi pada tanaman yang tumbuh di atasnya. Pada tanah tergenang terjadi reduksi Fe
3+
menjadi Fe
2+
yang disertai meningkatnya
solubilitas Fe. Proses reduksi ini penting terutama pada tanah s awah di mana konsentrasi Fe
2+
dapat agak tinggi yang sering mengakibatkan keracunan pada tanaman padi yang dikenal sebagai “bronzing” (daun berwarna kemerahan). Pada kondisi anaerob, proses reduksi yang +
2+
biasa terjadi : Fe(OH)3 + eˉ + H Fe
+
+ 3H2O, terjadi konsumsi H sehingga pH naik. Reaksi
ini dapat berbalik bila terjadi peningkatan aerasi, pH lalu menurun disertai oksidasi Fe 3+
2+
menjadi Fe . Dengan sendirinya semakin dalam lapisan tanah dengan aerasi yang semakin kurang, maka Fe
2+
akan lebih tinggi daripada di tanah lapis atas.
Diabsorbsi oleh akar tanaman sebagai Fe
2+
atau Fe khelate. Fe
3+
kelarutannya rendah
pada pH tanah umumnya. Ketersediaannya tergantung pada kemampuan akar pada pH rendah dan reduksi Fe
3+
2+
ke Fe . Fe khelate dapat larut sehingga tersedia bagi akar tanaman, walau
penyerapannya sangat rendah. Untuk efisiensi penggunaan Fe-khelate, pemisahan antara Fe dan molekul organiknya berlangsung di permukaan akar ketika Fe-khelate diberikan pada akar tanaman, yang biasanya dibutuhkan dalam jumlah yang kecil. Di samping itu reduksi 3+
Fe
penting sebelum Fe-khelate dipisahkan dan Fe
2+
diabsorbsi oleh akar tanaman.
Mikroorganisme tanah memainkan peran penting dalam transformasi zat besi dalam jumlah al cara jelas berbeda seperti:
a. Bakteri tertentu mengoksidasi besi ferro menjadi besi negara yang mengendap sebagai hidroksida besi sekitar sel
b. Spesies heterotrofik Banyak menyerang pada larut dalam garam besi organik dan mengkonversi menjadi garam-garam anorganik
c. Oksidasi-reduksi potensial menurun dengan pertumbuhan mikroba dan yang mengarah pada pembentukan lebih besi besi larut dari ion besi sangat tidak larut
d. Jumlah bakteri dan jamur menghasilkan asam seperti karbonat, asam nitrat, sulfat dan organik yang membawa besi ke dalam larutan
e. Dalam kondisi anaerobik, sulfida yang terbentuk dari sulfat dan senyawa sulfur organik menghapus besi dari larutan sebagai sulfida besi
f. Sebagai mikroba membebaskan asam organik dan produk karbon lain dari metabolisme yang menghasilkan pembentukan kompleks besi larut organik. Dengan demikian, besi dapat diendapkan di alam dan amobil oleh bakteri pengoksidasi besi bawah tanah reaksi alkali dan pada solubilisasi sisi lain dari besi dapat terjadi melalui asam formasi.
Beberapa bakteri mampu mengurangi besi ke besi yang menurunkan potensi oksidasireduksi dari lingkungan (misalnya Bacillus, Clostridium, Klebsiella dll). Namun, beberapa besi chemoautotrophic dan bakteri belerang seperti Thiobacillus ferrooxidans dan ferroxldans Ferrobacitlus dapat mengoksidasi besi ferro menjadi ferri hidroksida yang menumpuk di
sekitar sel. Sebagian besar mikroorganisme aerobik hidup dalam lingkungan di mana besi ada dalam
bentuk , hidroksida yang tidak larut teroksidasi besi. Mereka menghasilkan besi mengikat senyawa untuk mengambil besi besi. Ligan senyawa / zat besi mengikat atau chelating diproduksi oleh mikroorganisme disebut "Siderophores". Siderophores bakteri dapat bertindak sebagai faktor virulensi pada bakteri patogen dan dengan demikian, bakteri yang mengeluarkan siderophores yang lebih jahat
daripada non-siderophores produsen. Oleh karena itu, bakteri memproduksi siderophore dapat digunakan sebagai agen biokontrol misalnya. Pseudomonad neon digunakan untuk pengendalian Pythium, menyebabkan rebah penyakit pada bibit. Baru Vascular - Arbusecular - Mikoriza (VAM)
telah dilaporkan untuk meningkatkan penyerapan zat besi.
Spesies tanaman berbeda-beda kemampuannya dalam menggunakan Fe dan Fe khelate sebagai nutrien. Dikatakan tanaman efisien terhadap Fe adalah yang tahan terhadap pH rendah,medium dan meningkatkan kapasitas reduksi di permukaan akar pada kondisi stress Fe sehingga ketersediaan Fe dan absorbsi oleh akar meningkat. Misalnya bunga matahari : yang pada kondisi stress Fe terjadi perubahan fisiologi dan morfologi akar : pucuk akar menjadi lebih tebal, korteks melebar/meluas, terjadi pembelahan sel rhizodermal, perkembangan perkembangan bulu akar yang intensif, terjadi t erjadi perubahan sel : sel rhizodermis menjadi sangat spesifik untuk penyerapan Fe. Berbeda dengan graminae : tidak terjadi perubahan fisiologi dan morfologi, tidak mampu merespon stress Fe. Penyerapan Fe sangat dipengaruhi oleh kation lain. Pengaruh kompetitif terhadap 2+
2+
2+
2+
+
2+
penyerapan Fe : Mn , Cu , Ca , Mg , K dan Zn . Efek yang serupa terhadap penyerapan Fe adalah berasal dari logam berat yang dapat menginduksi defisiensi Fe pada beberapa spesies tanaman. Cu dan Zn diketahui dapat menggantikan Fe dari kompleks khelate membentuk khelate logam berat. Hal inilah yang menyebabkan pembatasan terhadap penyerapan Fe. Kecenderungan Fe untuk membentuk khelate dan kemampuannya untuk berubah valensi merupakan dua hal penting yang mendasari sejumlah proses fisiologis : 2+
Fe
3+
Fe
+e
Sudah diketahui fungsi Fe dalam enzim sebagai haeme dari beberapa enzim misal : peroksidase, katalase, sitokrom oksidase, Nitrit reduktase (NiR), Nitrat Reduktase (NR) , nitrogenase dll. Walau Fe penting dalam menyusun haeme, tetapi jumlahnya hanya 0,1 % dari total Fe di daun, sebagian besar disimpan dalam bentuk Ferifosfoprotein yang disebut fitoferitin. Keberadaan fitoferitin untuk melayani kebutuhan Fe yang digunakan bagi pengembangan plastida untuk fotosintesis. Terbukti bahwa pada kloroplas banyak mengandung Fe (± 80 %) dari total Fe di tanaman. Bentuk lain dari Fe di khloroplas ialah Feredoksin yang berpartisipasi dalam proses oksidasi-reduksi oksidasi-reduksi dengan memindahkan elektron. Yang serupa feredoksin, sebagai sistem redoks pada fotosintesis ialah reduksi nitrit, reduksi sulfat dan asimilasi N 2. Tanaman hijau sering berkorelasi antara ketersediaan Fe dengan kandungan klorofil. Tanaman dengan penyediaan Fe yang baik akan tinggi kandungan klorofilnya.
Tabel 5. Efek ketersediaan Fe terhadap kandungan klorofil dan aktivitas enzim di daun tomat ( Mengel K. dan Kirkby E. A., 1982 ).
Perlakuan
Kandungan Fe µ g/g FW Pelarut HCl
Total
Cukup Fe
10,3
18,5
Kurang Fe
4,3
11,1
Klorofil mg/g FW
Aktivitas enzim Katalase
Peroksidase
3,52
100
100
0,25
20
56
Defisiensi Fe serupa dengan Mg dalam hal produksi klorofil, sedang dalam hal lain difisiensi Fe tidak sama dengan Mg yang selalu dimulai dari daun muda. Defisiensi Fe menunjukkan klorosis antar vena, vena yang berwarna hijau gelap yang kontras dengan hijau terang atau kuning sebagai latar belakang, daun-daun muda berwarna putih dan kerusakan total pada klorofil. Pada cerealia, terdapat garis-garis garis- garis kuning selang-seling sepanjang daun. Keracunan Fe terutama terjadi pada tanah sawah yang selalu tergenang. Dalam beberapa minggu tergenang akan meningkatkan kelarutan Fe dari 0,1 ppm menjadi 50-100 ppm. Keracunan Fe pada padi dikenal sebagai “bronzing” awalnya daun mengalami bercak coklat yang berkembang merata berwarna coklat. Hal ini terjadi karena kandungan Fe melebihi 300 ppm. Keracunan Fe pada tanaman padi ini sering terjadi terutama pada tanah +
+
berat dan seringkali berkaitan dengan defisiensi K , bila kekurangan K kemampuan akar mengoksidasi Fe
2+
ke Fe
3+
akan terganggu.
Gejala defisiensi Fe seringkali dijumpai pada tanah kapur dan hal ini diinduksi oleh -
terbentuknya HCO 3 pada tanah kapur, ion ini berpengaruh pada penyerapan dan translokasi dalam tanaman. Gejala defisiensi disini bukan karena rendahnya ketersediaan Fe di dalam -
tanah, tetapi karena kekacauan perilaku fisiologis yang diinduksi oleh kelebihan HCO 3 . 2+
CaCO3 + CO2 + H2O Ca
+ 2HCO3
-
-
Kelebihan HCO3 di medium akar akan menyebabkan immobilisasi Fe dalam -
tanaman. Mengapa HCO 3 mengurangi mobilitas Fe di dalam tanaman belum jelas benar, -
diduga penyerapan yang tinggi terhadap HCO 3 oleh tanaman akan menyebabkan naiknya pH jaringan tanaman tanaman sehingga berakibat berakibat pada immobilisasi Fe. Fe. Besi dapat mengalami semacam transformasi di dalam tanah melalui kegiatankegiatan jasad renik.Besi sangat esensial bagi sinthesa sel.Bakteri tertentu berkemampuan dalam mengoksid garam-garam besi menjadi senyawa-senyawa besi dan pada pemanfaatan
energy yang dibebaskan bagi assimilasi karbon dioksida,dalam suatu cara yang mirip pada gerak bakteri nitrifikan dan pengoksid sulfur,berkaitan dengan reaksi berikut: 2FeSO4 + 3H2O + 2CaCO 3 + O = 2Fe (OH) 3 + 2CaSO4 + 2CO2 Besi saling pengaruh mempengaruhidengan senyawa-senyawa humus pada tanah.Besi menjadi lebih siap tersedia dalam hubungan tersebut bagi pertumbuhan tanaman pada tanahtanah alkali jika zat itu tidak cepat hilang /keluar sebagaimana fosfat organik.
5. TRANSPORTASI ARSENAT DAN SELENIUM Arsenat didistribusikan secara luas dalam tanah, unsur ini jarang ditemukan,
meskipun dalam jumlah-jumlah racun dalam tanah. t anah. Walaupun arsenat telah umum digunakan dalam berbagai insektisida, hanya sedikit saja jumlahnya yang dapat menemukan jalan dan tersedianya dalam tanah. Dalam berbagai kasus, seperti ketika arsenat debu diberikan untuk membinasakan membinasakan insek-insek tertentu, jumlah-jumlahnya yang ditinggaalkan dalam tanah dapat mengakibatkan mengakibatkan kerdilnya pertumbuhan tanaman. Cendawan tanah yang tertentu mempunyai kapasitas untuk menguapkan atau melepaskan substansi-substansi arsenat dengan mereduksinya ke arsin. Kultur atau pemeliharaan cendawan demikian dengan cepat melepaskan bau arsin dari media berkandungan arsenat. Anggota-anggota dari genus Scopulariopsis atau Penicillium brevicaule, aspergilli tertentu, terutama A. Fumingatus, A sydowi dan A. Ochreceus, species Fusarium dan berbagai dematiaceae bertanggung jawab pada kegiatan-kegiatan ini. Transformasi selenium oleh mikroorganisma dalam tanah merupakan kegiatan
penting dalam hubungan dengan absorpsi selektif atas elemen ini oleh tanaman-tanaman panenan, sepertinya sepertinya gandum. Bentukan-bentukan Bentukan-bentukan geologis tertentu berkandungan berkandungan selenium. Tanaman-tanaman yang tumbuh di daerah-daerah ini akumulit elemen ini dalam bahan selnya. Macam-macam bakteria dan cendawan mempunyai kapasitas untuk menguapkan selenium dengan mudah/cepat, menghasilkan bau yang sangat menyolok. Hal ini dengan cepat ditemukan (tercium) dalam tabung-tabumg kultur dan dalam jembangan eksperimen. Kalau selenium yang terkandung pada tanaman mengalami dekomposisi, aktifitas berbagai mikroorganisma menghasilkan bau yang kuat. Aktivitas mikrobologis dalam tanah menyumbangkan zat-zat yang berkandungan selenium tersedia pada tanaman-tanaman hijau dibawah kondisi-kondisi yang sebaliknya, dalam mana tanaman-tanaman tidak mampu untuk memperoleh selenium. Beberapa organisma sepanjang menyangkut kemudahannya menguapkan
selenium
termasuk
kebanyakan
dari
cendawan
asenat,terutama
Scopulariopsisbrevicaula dengan golongannya dan bakteria tanah tertentu terutama Pseudomonas fluorescens. Senyawa-senyawa selenium merupakan subjek bagi kegiatan sejenis bakteria lain,dalam mereduksi selenat ke selenit dan dalam oksidasi selenium elementer.
6. TRANSFORMASI UNSUR-UNSUR LAINNYA
Sebagai tambahan pada elemen-elemen di atas,suatu variasi dari daripadanya baik yang merupakan subjek pada transformasi oleh mikroorganisma ataupun yang memainkan bagian dalam metabolismanya,elemen ini perlu mendapat perhatian pula. Dalam hal ini cukup untuk menyebutkan hidrogen,oksigen, nitrogen dan silikon. Transformasi Hidrogen
Hidrogen menerobos dalam komposisi sel-sel mikroba dalam bentuk air,membentuk suatu bagian yang penting pada penyusun-punyusun sel mikroba, organik ataupun anorganik.Juga merupakan subjek untuk mensifati reaksi-reaksi oksidasi oleh bakteria tertentu,energi yang sungguh-sungguh sungguh-sungguh dibebaskan dalam reaksi ini: i ni: H2 + O = H2O Transformasi Oksigen
Oksigen benar-benar benar-benar penting dalam dalam semua reaksi biologis,termasuk biologis,termasuk proses-proses proses-proses anerobik (fermentasi dan dan aeorobik (respirasi).Penting
dalam sinthesa sel dan dan dalam
dekomposisi bahan organik.Tanpa oksigen,tak ada kehidupan berlangsung. Transformasi Nitrogen
Transformasi nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain. Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis. Beberapa proses penting pada siklus nitrogen, antara lain fiksasi nitrogen, mineralisasi, nitrifikasi, denitrifikasi. Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir, nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif.. Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen. Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika, seperti terjadinya kilat. Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan, tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi. Walaupun demikian, sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut. Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen
dari makhluk hidup yang lain. Oleh sebab itu, reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen. Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat. Di dalam tubuh, makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida, dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru, atau senyawa lainnya. Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata, artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain, sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi, termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitr at. Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata, biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi, yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata. Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme, sehingga istilah “nukleotida esensial” kurang tepat. Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina, asam aspartat dan glisina, layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa. Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi. Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O, dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi. Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing, lengkap dengan perangkat enzimatiknya. Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer, yaitu 80% dari udar a. Nitrogen bebas dapat ditambat/difiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang. Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat/ petir. Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3), ion nitrit (N02- ), dan ion nitrat (N03- ). Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar
tumbuhan lain, misalnya Marsiella crenata. Selain itu, terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung, yakni Azotobacter sp. yang bersifat aerob dan Clostridium sp. yang bersifat anaerob. Nostoc sp. dan Anabaena sp. (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen. Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia. Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri. Amonia ini akan dinitrifikasi
oleh bakteri nitrit, yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan. Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan, nitrat diubah menjadi amonia kembali, dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara. Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem.
Gambar 4. Transformasi (Siklus Nitrogen)
Transformasi Silikon
Silikon ditemukan secara melimpah dalam rangka mineral pada tanah.Ditemukan dengan ekstensif dalam substansi sel dari banyak organisma tanah,terutama diatomdiatom,protozo tertentu,cendawan dan bakteria.Silikon menjalani berbagai transformasi sebagai suatu akibat kegiatan-kegiatan mikroorganisma yang langsung dan tidak langsung.Kalau residu-residu tanaman didekomposisi,silicon dibebaskan sebagai silica dan dimungkinkan untuk akumulasi.Silika dapat diubah soluble (dapat melarut) melalui gerak karbon dioksida dan melalui asam-asam organik dan anorganik yang di hasilkan mikroorganisma.Ini memainkan peran yang esensial dalam menghancurkan batu-batuan dan pembentukan tanah.
