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.
Nutrien dibahagikan mengikut kuantiti yang diperlukan oleh tumbuhan:
- Makronutrien: karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), fosforus (P), nitrogen (N), sulfur (S), kalium (K), kalsium (Ca) dan magnesium (Mg).
- Mikronutrien: klorin (Cl), zink (Zn), ferum (Fe), kuprum (Cu), mangan (Mn), nikel (Ni), boron (B) dan molibdenum (Mo).
Karbon, hidrogen dan oksigen:
- Mudah diperoleh daripada udara, air dan di dalam tanah.
- Membentuk sebahagian besar jisim kering tumbuhan; kekurangannya jarang-jarang dialami.
Nutrien lain diambil sebagai garam mineral yang larut di dalam tanah melalui pembajaan.

Makronutrien

Karbon (C), oksigen (O) dan hidrogen (H)
- Fungsi: komponen penting dalam kitar karbon dan kitar oksigen; komponen dalam semua sebatian organik tumbuhan; komponen penting dalam sintesis gula.
- Kesan kekurangan: fotosintesis tidak berlaku; pembebasan gas oksigen berkurang; pertumbuhan terbantut sehingga boleh menyebabkan kematian kerana ketiadaan glukosa.
Nitrogen (N)
- Fungsi: memberi warna hijau kepada tumbuhan melalui pembentukan klorofil; komponen utama protein, asid nukleik dan enzim dalam fotosintesis dan respirasi.
- Kesan kekurangan: klorosis khususnya pada daun matang; daun sebelah bawah gugur; sintesis protein terjejas.
Kalium (K)
- Fungsi: penting untuk sintesis protein dan metabolisme karbohidrat; kofaktor bagi beberapa enzim; mengekalkan kesegahan tumbuhan.
- Kesan kekurangan: pertumbuhan terbantut; sintesis protein terjejas; sisi daun berwarna kuning; kematian tumbuhan pramatang.
Kalsium (Ca)
- Fungsi: komponen utama lamela tengah, dinding sel dan gentian gelendong semasa pembahagian sel.
- Kesan kekurangan: pertumbuhan terbantut; daun terherot dan bercuping; bahagian di antara urat daun menjadi kuning.
Magnesium (Mg)
- Fungsi: komponen utama struktur molekul klorofil; mengaktifkan beberapa enzim tumbuhan; terlibat dalam metabolisme karbohidrat.
- Kesan kekurangan: bahagian di antara urat daun matang menjadi kuning; bintik merah pada permukaan daun; daun bercuping.
Fosforus (P)
- Fungsi: mensintesis asid nukleik, adenosina trifosfat (ATP) dan fosfolipid dalam membran plasma; bertindak sebagai koenzim dalam fotosintesis dan respirasi.
- Kesan kekurangan: pertumbuhan akar tidak sihat; daun berwarna hijau tua dan pudar; bintik merah atau ungu pada daun tua.
Sulfur (S)
- Fungsi: komponen beberapa asid amino; komponen vitamin B dan beberapa jenis koenzim.
- Kesan kekurangan: daun atau seluruh tumbuhan menjadi kuning.

Mikronutrien

Klorin (Cl)
- Fungsi: penting dalam keseimbangan tekanan osmosis sel dan tindak balas fotosintesis.
- Kesan kekurangan: tumbuhan layu; pertumbuhan akar lambat; daun mengalami klorosis; penghasilan buah berkurang.
Ferum (Fe)
- Fungsi: kofaktor dalam sintesis klorofil; penting bagi pertumbuhan pokok muda.
- Kesan kekurangan: daun muda menjadi kuning.
Mangan (Mn)
- Fungsi: mengaktifkan enzim fotosintesis; penting untuk respirasi sel dan metabolisme nitrogen.
- Kesan kekurangan: jaringan urat hijau tua berlatarbelakangkan hijau muda; bintik perang muda atau kelabu di antara urat daun.
Boron (B)
- Fungsi: membantu akar mengambil ion kalsium dan translokasi sukrosa; terlibat dalam metabolisme karbohidrat; membantu percambahan debunga.
- Kesan kekurangan: tunas terminal mati dan pertumbuhan abnormal; daun menjadi tebal, bergulung dan rapuh.
Zink (Zn)
- Fungsi: penting dalam pembentukan daun; mensintesis auksin (hormon pertumbuhan); kofaktor dalam metabolisme karbohidrat.
- Kesan kekurangan: permukaan daun berbintik dengan bahagian berklorosis; pertumbuhan terbantut.
Kuprum (Cu)
- Fungsi: terlibat dalam metabolisme nitrogen dan fotosintesis; penting bagi pertumbuhan, pembiakan dan pembentukan bunga.
- Kesan kekurangan: apeks pucuk muda mati; bintik perang pada daun terminal; tumbuhan terbantut.
Nikel (Ni)
- Fungsi: komponen enzim tumbuhan yang menguraikan urea menjadi ammonia yang dapat digunakan oleh tumbuhan.
- Kesan kekurangan: pertumbuhan terbantut; hasil tanaman berkurang; kesan terbakar pada hujung daun akibat pengumpulan urea.
Molibdenum (Mo)
- Fungsi: terlibat dalam pengikatan nitrogen dan penurunan nitrat semasa sintesis protein.
- Kesan kekurangan: klorosis di antara urat daun matang; daun berwarna hijau pucat; hasil tanaman berkurang.

Larutan Kultur Knop

Larutan kultur digunakan untuk mengkaji kepentingan nutrien bagi pertumbuhan tumbuhan.
Larutan kultur lengkap Knop mengandungi semua nutrien, termasuk unsur surih, yang diperlukan untuk hidup sihat.
Wilhelm Knop menyediakan larutan kultur lengkap pada tahun 1859.
Komposisi:
- Kalsium nitrat, $C a (N O_{3})_{2}$ : 0.8 g
- Kalium nitrat, $K N O_{3}$ : 0.2 g
- Kalium dihidrogen fosfat, $K H_{2} P O_{4}$ : 0.2 g
- Magnesium sulfat, $M g S O_{4}$ : 0.2 g
- Ferum(III) fosfat, $F e P O_{4}$ : kuantiti surih
- Air suling: 1000 cm³
Kesan nisbah nitrogen, fosforus dan kalium dikaji dengan menumbuhkan anak benih jagung yang sama saiz dalam:
- Larutan kultur lengkap Knop.
- Kawalan tanpa nutrien mineral.
- Larutan kultur tanpa nitrogen, fosforus atau kalium; garam pengganti memastikan nutrien mineral lain kekal hadir.
Isi padu larutan dimalarkan, botol kultur dibalut dengan kertas hitam untuk menghalang pertumbuhan alga hijau, akar dibekalkan oksigen, larutan diganti setiap minggu dan semua susunan diletakkan di tempat bercahaya.
Selepas empat minggu, bandingkan warna daun, ketinggian pokok, panjang akar dan kekuatan batang.