3.1 - Nutrien Tak Organik Utama

Makronutrien dan Mikronutrien yang Diperlukan oleh Tumbuhan

Tumbuhan memerlukan nutrien tak organik untuk menghasilkan sebatian organik seperti karbohidrat dan protein melalui proses metabolisme. Nutrien-nutrien ini dibahagikan kepada makronutrien dan mikronutrien berdasarkan kuantiti yang diperlukan oleh tumbuhan.

Makronutrien

Makronutrien ialah unsur-unsur penting yang diperlukan oleh tumbuhan dalam kuantiti yang banyak.

Karbon (C), Oksigen (O), dan Hidrogen (H):
- Fungsi: Komponen paling utama dalam kitar karbon dan kitar oksigen; juzuk penting bagi semua sebatian organik tumbuhan (karbohidrat, protein, lipid, asid nukleik); komponen utama dalam sintesis glukosa semasa fotosintesis.
- Kesan Kekurangan: Pertumbuhan terbantut, layu, dan kematian kerana unsur ini merupakan bahan binaan asas struktur tumbuhan. Walau bagaimanapun, kekurangan unsur ini jarang berlaku kerana ia mudah diperoleh daripada karbon dioksida di udara dan air dari tanah.
Nitrogen (N):
- Fungsi: Diperlukan untuk pembentukan klorofil (memberi warna hijau kepada daun); komponen utama protein, asid nukleik, dan enzim-enzim yang terlibat dalam fotosintesis dan respirasi.
- Kesan Kekurangan: Klorosis (daun menjadi kuning, bermula dari daun matang); pertumbuhan terbantut; daun gugur sebelum matang; proses sintesis protein terhalang.
Fosforus (P):
- Fungsi: Diperlukan untuk mensintesis asid nukleik (DNA dan RNA), adenosina trifosfat (ATP), dan fosfolipid dalam membran plasma; menggalakkan pertumbuhan akar yang sihat; bertindak sebagai koenzim dalam fotosintesis dan respirasi.
- Kesan Kekurangan: Pertumbuhan akar yang tidak sihat dan lemah; daun berwarna hijau tua dan kusam dengan tompok merah atau ungu pada daun matang; daun gugur sebelum matang.
Kalium (K):
- Fungsi: Diperlukan untuk sintesis protein dan metabolisme karbohidrat; bertindak sebagai kofaktor bagi sesetengah enzim; mengekalkan kesegahan sel dengan mengawal pembukaan dan penutupan stoma.
- Kesan Kekurangan: Translokasi makanan terjejas; kematian daun sebelum matang; pinggir daun berwarna kuning (klorosis marginal); tompok perang (nekrosis) pada hujung daun.
Kalsium (Ca):
- Fungsi: Komponen utama lamela tengah, dinding sel, dan gentian gelendong semasa pembahagian sel; mengekalkan ketelapan membran sel dan keutuhan struktur.
- Kesan Kekurangan: Pertumbuhan akar dan pucuk terbantut; daun muda menjadi herot, berkedut, dan berwarna hijau pucat; kematian tunas terminal.
Magnesium (Mg):
- Fungsi: Komponen teras dalam struktur kimia molekul klorofil; mengaktifkan enzim yang terlibat dalam metabolisme karbohidrat.
- Kesan Kekurangan: Klorosis di antara urat daun (bahagian di antara urat daun menjadi kuning manakala urat daun kekal hijau) pada daun matang; tompok merah atau jingga pada permukaan daun; daun berlobus.
Sulfur (S):
- Fungsi: Juzuk bagi beberapa asid amino (metionina dan sisteina), vitamin (tiamina, biotin), dan koenzim; komponen protein.
- Kesan Kekurangan: Keseluruhan daun menjadi kuning secara sekata (klorosis), bermula pada daun muda dahulu; pertumbuhan tumbuhan terbantut.

Mikronutrien

Mikronutrien ialah unsur-unsur penting yang diperlukan oleh tumbuhan dalam kuantiti yang sangat sedikit (unsur surih).

Klorin (Cl):
- Fungsi: Mengekalkan keseimbangan osmotik sel; penting dalam tindak balas fotolisis air semasa fotosintesis.
- Kesan Kekurangan: Tumbuhan layu; pertumbuhan perlahan; klorosis pada daun; hasil buah berkurangan.
Ferum (Fe):
- Fungsi: Bertindak sebagai kofaktor dalam rantaian pengangkutan elektron; diperlukan untuk sintesis klorofil dan struktur sesetengah enzim.
- Kesan Kekurangan: Klorosis di antara urat daun pada daun muda (hanya daun muda menjadi kuning, urat daun kekal hijau).
Mangan (Mn):
- Fungsi: Mengaktifkan enzim yang terlibat dalam fotosintesis, respirasi sel, dan metabolisme nitrogen; penting untuk fotolisis air.
- Kesan Kekurangan: Tompok perang ringan atau kelabu di antara urat daun; jaringan urat daun berwarna hijau tua berlatarbelakangkan hijau muda.
Boron (B):
- Fungsi: Membantu dalam pengambilan ion kalsium ( $C a^{2 +}$ ) dan translokasi sukrosa; terlibat dalam metabolisme karbohidrat dan percambahan biji benih.
- Kesan Kekurangan: Kematian tunas terminal; pertumbuhan abnormal dan terbantut; daun menjadi tebal, bergulung, dan sangat rapuh.
Zink (Zn):
- Fungsi: Penting untuk sintesis hormon pertumbuhan tumbuhan, terutamanya auksin; bertindak sebagai kofaktor dalam metabolisme karbohidrat.
- Kesan Kekurangan: Pertumbuhan terbantut dengan ruas yang sangat pendek (roset); daun menjadi kecil, herot, dan menunjukkan klorosis di antara urat daun.
Kuprum (Cu):
- Fungsi: Terlibat dalam metabolisme nitrogen, fotosintesis, dan sintesis dinding sel; bertindak sebagai kofaktor dalam tindak balas penurunan-pengoksidaan.
- Kesan Kekurangan: Kematian hujung pucuk muda (mati rosak); daun pucat dengan pinggir yang herot; tompok perang pada daun terminal.
Nikel (Ni):
- Fungsi: Komponen enzim urease yang menguraikan urea kepada ammonia untuk diasimilasikan oleh tumbuhan.
- Kesan Kekurangan: Pertumbuhan terbantut; hasil tanaman berkurangan; pengumpulan urea menyebabkan tompok nekrosis (tanda terbakar) pada hujung daun.
Molibdenum (Mo):
- Fungsi: Terlibat dalam pengikatan nitrogen oleh bakteria pengikat nitrogen dan penurunan nitrat semasa sintesis protein.
- Kesan Kekurangan: Klorosis di antara urat daun matang; daun berwarna hijau pucat; hasil tanaman berkurangan dengan ketara.

Larutan Kultur (Larutan Kultur Knop)

Larutan kultur digunakan untuk mengkaji kepentingan pelbagai nutrien bagi pertumbuhan tumbuhan.

Larutan Kultur Knop: Disediakan oleh ahli kimia Wilhelm Knop pada tahun 1859. Larutan kultur lengkap ini mengandungi semua nutrien makro dan mikro dalam nisbah yang betul yang diperlukan untuk pertumbuhan sihat tumbuhan.
Kandungan Larutan Kultur Knop Lengkap:
- Kalsium nitrat, $C a (N O_{3})_{2}$
- Kalium nitrat, $K N O_{3}$
- Kalium dihidrogen fosfat, $K H_{2} P O_{4}$
- Magnesium sulfat, $M g S O_{4}$
- Ferum(III) fosfat, $F e P O_{4}$ (kuantiti surih)
- Air suling
Kawalan Eksperimen: Dengan mengeluarkan satu unsur nutrien khusus (contohnya, mengeluarkan kalsium nitrat untuk mengkaji kekurangan kalsium) daripada larutan kultur Knop, kesan gejala kekurangan nutrien tersebut dapat diperhatikan pada tumbuhan yang sedang membesar.