Nutrisi Mineral Tumbuhan

Selain karbon, hidrogen, dan oksigen, tumbuhan membutuhkan seperangkat unsur mineral tertentu yang diambil dari tanah, dan cara mereka menyerap, mengangkut, serta mengasimilasi nutrisi ini membentuk pertumbuhan mereka dan pupuk yang menjadi sandaran pertanian.

Definition

Nutrisi mineral tumbuhan adalah akuisisi, transpor, dan asimilasi unsur-unsur anorganik yang esensial untuk pertumbuhan tumbuhan, serta konsekuensi fisiologis dari pasokan atau defisiensinya.

Scope

Topik ini mencakup unsur-unsur mineral esensial (makronutrien dan mikronutrien), kriteria esensialitas, gejala defisiensi, penyerapan ion dan transpor membran pada akar, serta asimilasi nitrogen dan sulfur, termasuk peran simbiosis.

Core questions

• Unsur-unsur apa saja yang esensial bagi tumbuhan, dan bagaimana esensialitas ditetapkan?
• Bagaimana akar menyerap ion mineral melawan gradien konsentrasi?
• Bagaimana nitrogen dan nutrisi lainnya diasimilasi menjadi molekul organik?

Key theories

Konsep unsur esensial

Suatu unsur dikatakan esensial jika tumbuhan tidak dapat menyelesaikan siklus hidupnya tanpanya dan memiliki peran spesifik yang tidak dapat digantikan; kriteria ini mendefinisikan makronutrien dan mikronutrien yang dibutuhkan oleh semua tumbuhan.

Transpor aktif ion melalui membran

Sel-sel akar menggunakan pompa proton untuk memberi energi pada membran, memungkinkan transporter dan saluran untuk menyerap ion mineral secara selektif, seringkali melawan gradien konsentrasinya.

Mechanisms

H+-ATPase pada membran plasma memompa proton keluar dari sel-sel akar, menciptakan gradien elektrokimia yang mendorong transpor aktif sekunder ion nutrisi melalui pembawa dan saluran spesifik. Nitrat dan amonium diasimilasi melalui nitrat reduktase dan siklus glutamin sintetase–glutamat sintase menjadi asam amino; banyak tumbuhan melengkapi penyerapan melalui jamur mikoriza atau, pada legum, simbiosis rizobia pengikat nitrogen yang mereduksi N2 atmosfer menjadi amonia.

Clinical relevance

Nutrisi mineral adalah dasar ilmiah pemupukan dan pengelolaan tanah; menyesuaikan pasokan nutrisi dengan permintaan tanaman meningkatkan hasil panen sekaligus membatasi limpasan dan eutrofikasi yang disebabkan oleh kehilangan nitrogen dan fosfor.

History

Teori mineral nutrisi Liebig pada abad kesembilan belas dan eksperimen hidroponik Sachs menetapkan bahwa tumbuhan membutuhkan unsur-unsur anorganik spesifik, meletakkan dasar bagi pemupukan ilmiah dan kriteria unsur esensial yang disempurnakan pada abad kedua puluh.

Key figures

• Justus von Liebig
• Julius von Sachs

Seminal works

• taiz2015
• buchanan2015

Frequently asked questions

Apa perbedaan antara makronutrien dan mikronutrien?

Makronutrien seperti nitrogen, fosfor, kalium, kalsium, magnesium, dan sulfur dibutuhkan dalam jumlah yang relatif besar, sedangkan mikronutrien seperti besi, seng, mangan, dan boron esensial tetapi hanya dibutuhkan dalam jumlah jejak.

Bagaimana legum memperoleh nitrogen?

Legum membentuk nodul akar yang menampung bakteri rizobia yang mengikat nitrogen atmosfer menjadi amonia, memasok tumbuhan dengan nitrogen yang dapat digunakan sebagai imbalan karbohidrat.