Apa itu kalsium, reaksi kalsium dengan oksigen. Mengapa kebutuhan akan mesoelements semakin meningkat? Kalsium, magnesium, belerang untuk tumbuhan Kalsium bereaksi dengan belerang

Sehubungan dengan kalsium, tumbuhan dibagi menjadi tiga kelompok: kalsiumfil, kalsiumfobia, dan spesies netral. Kandungan kalsium pada tumbuhan adalah 0,5 – 1,5% dari berat bahan kering, namun pada jaringan dewasa tumbuhan kalsiofilik dapat mencapai 10%. Bagian di atas tanah mengakumulasi lebih banyak kalsium per satuan massa dibandingkan akar.

Sifat kimia kalsium sedemikian rupa sehingga mudah membentuk kompleks yang cukup kuat dan sekaligus labil dengan senyawa oksigen makromolekul. Kalsium dapat mengikat situs intramolekul protein, menyebabkan perubahan konformasi, dan membentuk jembatan antara senyawa kompleks lipid dan protein di membran atau senyawa pektik di dinding sel, sehingga menjamin stabilitas struktur ini. Oleh karena itu, dengan kekurangan kalsium, fluiditas membran meningkat tajam, proses transpor membran dan bioelektrogenesis juga terganggu, pembelahan dan pemanjangan sel terhambat, dan proses pembentukan akar terhenti. Kekurangan kalsium menyebabkan pembengkakan zat pektin dan terganggunya struktur dinding sel. Nekrosis muncul pada buah. Pada saat yang sama, helaian daun menjadi bengkok dan terpelintir, ujung dan tepi daun mula-mula memutih kemudian menjadi hitam. Akar, daun, dan bagian batang tertentu membusuk dan mati. Kekurangan kalsium terutama mempengaruhi jaringan meristematik muda dan sistem akar.

Ion Ca2+ berperan penting dalam mengatur pengambilan ion oleh sel tumbuhan. Kelebihan kandungan banyak kation yang beracun bagi tanaman (aluminium, mangan, besi, dll.) dapat dinetralkan dengan mengikat dinding sel dan memindahkan ion Ca 2+ ke dalam larutan.

Kalsium penting dalam proses sinyal sel sebagai pembawa pesan sekunder. Ion Ca 2+ memiliki kemampuan universal untuk menghantarkan berbagai macam sinyal yang memiliki efek utama pada sel - hormon, patogen, cahaya, gravitasi, dan pengaruh stres. Keunikan transmisi informasi dalam sel menggunakan ion Ca 2+ adalah metode transmisi sinyal gelombang. Gelombang Ca dan osilasi Ca, yang dimulai pada area sel tertentu, merupakan dasar sinyal kalsium pada organisme tumbuhan.

Sitoskeleton sangat sensitif terhadap perubahan kandungan kalsium sitosol. Perubahan lokal dalam konsentrasi ion Ca 2+ dalam sitoplasma memainkan peran yang sangat penting dalam proses perakitan (dan pembongkaran) aktin dan filamen perantara, dan dalam organisasi mikrotubulus kortikal. Fungsi sitoskeleton yang bergantung pada kalsium terjadi dalam proses seperti sikosis, pergerakan flagela, pembelahan sel, dan pertumbuhan sel polar.

Belerang adalah salah satu nutrisi penting yang diperlukan untuk kehidupan tanaman. Kandungannya dalam jaringan tanaman relatif kecil yaitu sebesar 0,2 - 1,0% berdasarkan berat kering.Belerang masuk ke dalam tanaman hanya dalam bentuk teroksidasi - dalam bentuk ion sulfat. Belerang ditemukan pada tumbuhan dalam dua bentuk - teroksidasi dan tereduksi. Bagian utama sulfat yang diserap oleh akar berpindah ke bagian atas tanaman melalui pembuluh xilem ke jaringan muda, di mana ia secara intensif dimasukkan dalam metabolisme. Begitu berada di sitoplasma, sulfat direduksi membentuk gugus sulfhidril senyawa organik (R-SH). Dari daun, sulfat dan bentuk belerang tereduksi dapat berpindah baik secara akropetal maupun basipetal ke bagian tanaman yang sedang tumbuh dan ke organ penyimpanan. Di dalam biji, belerang ditemukan terutama dalam bentuk organik. Proporsi sulfat minimal pada daun muda dan meningkat tajam seiring bertambahnya usia akibat degradasi protein. Belerang, seperti kalsium, tidak mampu digunakan kembali dan oleh karena itu terakumulasi di jaringan tanaman tua.

Gugus sulfhidril merupakan bagian dari asam amino, lipid, koenzim A dan beberapa senyawa lainnya. Kebutuhan akan belerang sangat tinggi pada tanaman yang kaya protein, seperti kacang-kacangan dan anggota keluarga silangan, yang mensintesis minyak mustard yang mengandung belerang dalam jumlah besar. Ini adalah bagian dari asam amino sistein dan metionin, yang dapat ditemukan baik dalam bentuk bebas maupun sebagai bagian dari protein.

Salah satu fungsi utama belerang dikaitkan dengan pembentukan struktur tersier protein karena ikatan kovalen jembatan disulfida yang terbentuk antara residu sistein. Ini adalah bagian dari sejumlah vitamin (asam lipoat, biotin, tiamin). Fungsi penting lainnya dari belerang adalah mempertahankan nilai tertentu dari potensi redoks sel melalui transformasi reversibel:

Pasokan belerang yang tidak mencukupi bagi tanaman menghambat sintesis protein, mengurangi intensitas fotosintesis dan laju proses pertumbuhan. Gejala eksternal kekurangan belerang adalah daun pucat dan menguning, yang pertama kali muncul pada tunas termuda.

Magnesium menempati urutan keempat dalam kandungan tanaman setelah kalium, nitrogen dan kalsium. Pada tumbuhan tingkat tinggi, kandungan rata-rata per berat kering adalah 0,02 - 3,1%, pada alga 3,0 - 3,5%. Terutama banyak terdapat pada sel muda, organ generatif, dan jaringan penyimpanan. Akumulasi magnesium dalam jaringan yang sedang tumbuh difasilitasi oleh mobilitasnya yang relatif tinggi di dalam tanaman, yang memungkinkan untuk mendaur ulang kation ini dari organ yang menua. Namun, tingkat pemanfaatan kembali magnesium jauh lebih rendah dibandingkan dengan nitrogen, fosfor dan kalium, karena sebagian darinya membentuk oksalat dan pektat yang tidak larut dan tidak dapat berpindah ke seluruh tanaman.

Sebagian besar magnesium dalam biji ditemukan di fitin. Sekitar 10-15% Mg merupakan bagian dari klorofil. Fungsi magnesium ini unik dan tidak ada unsur lain yang dapat menggantikannya dalam molekul klorofil. Partisipasi magnesium dalam metabolisme sel tumbuhan dikaitkan dengan kemampuannya mengatur kerja sejumlah enzim. Magnesium adalah kofaktor bagi hampir semua orang. enzim yang mengkatalisis transfer gugus fosfat diperlukan untuk pengoperasian banyak enzim glikolisis dan siklus Krebs, serta fermentasi alkohol dan asam laktat. Magnesium dalam konsentrasi minimal 0,5 mM diperlukan untuk pembentukan ribosom dan polisom, aktivasi asam amino dan sintesis protein. Dengan peningkatan konsentrasi magnesium dalam sel tumbuhan, enzim yang terlibat dalam metabolisme fosfat diaktifkan, yang menyebabkan peningkatan kandungan senyawa fosfor organik dan anorganik dalam jaringan.

Tanaman mengalami kekurangan magnesium terutama di tanah berpasir dan podsolik. Kekurangannya terutama mempengaruhi metabolisme fosfor dan, karenanya, energi tanaman, bahkan jika fosfat terdapat dalam jumlah yang cukup dalam substrat nutrisi. Kekurangan magnesium juga menghambat konversi monosakarida menjadi polisakarida dan menyebabkan gangguan serius pada proses sintesis protein. Kelaparan magnesium menyebabkan terganggunya struktur plastida - grana saling menempel, lamela stroma robek dan tidak membentuk satu struktur, malah muncul banyak vesikel.

Gejala eksternal kekurangan magnesium adalah klorosis interveinal, yang berhubungan dengan munculnya bintik-bintik dan garis-garis berwarna hijau muda dan kemudian kuning di antara urat hijau daun. Tepi helaian daun akan menguning, jingga, merah atau merah tua. Tanda-tanda kelaparan magnesium pertama kali muncul pada daun tua, kemudian menyebar ke daun muda dan organ tanaman, dengan area daun yang berdekatan dengan pembuluh darah tetap hijau lebih lama.

Unsur makro adalah unsur yang dapat dimasukkan ke dalam suatu tumbuhan dalam persentase utuh atau sepersepuluh persen. Ini termasuk fosfor, nitrogen, kation - kalium, belerang, kalsium, magnesium, sedangkan besi merupakan unsur perantara antara unsur mikro dan makro.

Unsur ini diserap sempurna oleh tanaman dari garam amonium dan asam nitrat. Merupakan unsur nutrisi utama bagi akar, karena merupakan bagian dari protein sel hidup. Molekul protein memiliki struktur yang kompleks, protoplasma dibangun darinya, kandungan nitrogen berkisar antara 16% hingga 18%. Protoplasma merupakan suatu zat hidup yang didalamnya terjadi proses fisiologis utama yaitu pertukaran respirasi. Hanya berkat protoplasma sintesis kompleks zat organik terjadi. Nitrogen juga merupakan salah satu komponen asam nukleat yang merupakan bagian dari nukleus dan juga merupakan pembawa keturunan. Pentingnya unsur ini ditentukan oleh fakta bahwa unsur makro ini adalah bagian dari klorofil hijau; proses fotosintesis bergantung pada pigmen ini; ia juga merupakan bagian dari beberapa enzim yang mengatur reaksi metabolisme dan sejumlah vitamin yang berbeda. Nitrogen dalam jumlah kecil dapat ditemukan di lingkungan anorganik. Dengan kekurangan nutrisi nitrogen cahaya atau kelebihan, nitrat dapat terakumulasi dalam getah sel.

Sebagian besar bentuk nitrogen diubah di dalam tanaman menjadi senyawa amonia, yang bila bereaksi dengan asam organik, membentuk Amida-asparagin, asam amino, dan glutamin. Nitrogen amonia paling sering tidak terakumulasi dalam jumlah besar di dalam tanaman. Hal ini hanya dapat diamati jika jumlah karbohidrat tidak mencukupi, dalam kondisi seperti itu, tanaman tidak dapat mengolahnya menjadi zat yang tidak berbahaya - glutamin dan asparagin. Amonia yang berlebihan pada jaringan dapat menyebabkan kerusakan jaringan secara langsung. Keadaan ini harus diperhitungkan ketika menanam tanaman di musim dingin di rumah kaca. Proporsi nitrogen amonia yang tinggi pada substrat nutrisi dan pencahayaan yang tidak memadai dapat menghambat proses fotosintesis dan juga dapat menyebabkan kerusakan parenkim daun karena kandungan amonia yang tinggi.

Tanaman sayuran membutuhkan nitrogen sepanjang musim tanam karena mereka selalu membangun bagian-bagian baru. Dengan kekurangan nitrogen, tanaman mulai tumbuh buruk. Tunas baru tidak terbentuk, ukuran daun mengecil. Jika nitrogen hilang dari daun tua, klorofil di dalamnya akan rusak, menyebabkan daun menjadi hijau pucat, kemudian menguning dan mati. Selama kelaparan akut, daun bagian tengah menjadi kuning, dan bagian atas menjadi hijau pucat. Fenomena ini bisa diatasi dengan mudah. Caranya, Anda hanya perlu menambahkan garam nitrat pada nutrisinya, sehingga setelah 5 atau 6 hari daun menjadi berwarna hijau tua dan tanaman terus menghasilkan tunas baru.

Unsur ini dapat diserap oleh tanaman hanya dalam bentuk teroksidasi – anion SO4. Di tumbuhan ini, sejumlah besar anion sulfat direduksi menjadi gugus -S-S- dan –SH. Dalam kelompok tersebut, belerang merupakan bagian dari protein dan asam amino. Unsur tersebut merupakan bagian dari beberapa enzim, juga enzim yang terlibat dalam proses pernafasan. Akibatnya, senyawa belerang sangat mempengaruhi proses metabolisme dan produksi energi.

Belerang juga hadir dalam getah sel sebagai ion sulfat. Ketika senyawa yang mengandung belerang terurai, dengan partisipasi oksigen, belerang dioksidasi menjadi sulfat. Jika akar mati karena kekurangan oksigen, senyawa yang mengandung belerang terurai menjadi hidrogen sulfida, yang beracun bagi akar yang masih hidup. Inilah salah satu penyebab matinya seluruh sistem perakaran akibat kekurangan oksigen dan banjir. Jika terjadi kekurangan belerang, maka seperti halnya nitrogen, klorofil akan teratasi, tetapi daun di lapisan atas adalah yang pertama mengalami kekurangan belerang.

Unsur ini diserap hanya dalam bentuk teroksidasi dengan bantuan garam asam fosfat. Unsur ini juga ditemukan dalam protein (kompleks) - nukleoprotein, mereka adalah zat terpenting dalam plasma dan nukleus. Fosfor juga merupakan bagian dari zat mirip lemak dan fosfatida, yang berperan penting dalam pembentukan permukaan membran sel dan merupakan bagian dari beberapa enzim dan senyawa aktif lainnya. Unsur ini berperan penting dalam respirasi aerobik dan glikolisis. Energi yang dilepaskan selama proses ini terakumulasi dalam bentuk ikatan fosfat, dan selanjutnya digunakan untuk sintesis banyak zat.

Fosfor juga berperan dalam proses fotosintesis. Dalam tumbuhan, asam fosfat tidak dapat direduksi, hanya dapat berikatan dengan zat organik lain sehingga membentuk ester fosfor. Fosfor ditemukan dalam jumlah besar di lingkungan alami, dan terakumulasi dalam getah sel dengan bantuan garam mineral, yang merupakan cadangan fosfor. Sifat penyangga garam asam fosfat mampu mengatur keasaman dalam sel, mempertahankan tingkat yang menguntungkan. Unsur tersebut sangat diperlukan untuk pertumbuhan tanaman. Jika pada awalnya tanaman kekurangan fosfor, dan kemudian setelah diberi garam fosfor, tanaman mungkin mengalami peningkatan pasokan unsur ini dan gangguan metabolisme nitrogen akibat hal ini. Oleh karena itu, sangat penting untuk menyediakan kondisi nutrisi fosfor yang baik sepanjang siklus hidup tanaman.

Kalsium, magnesium, dan kalium diserap tanaman dari berbagai garam (larut), yang anionnya tidak memiliki efek toksik. Mereka tersedia ketika mereka dalam bentuk terserap, yaitu terikat dengan beberapa zat tidak larut yang memiliki sifat asam. Ketika mereka memasuki tanaman, kalsium dan kalium tidak mengalami transformasi kimia, tetapi diperlukan untuk nutrisi. Dan unsur-unsur tersebut tidak dapat digantikan oleh unsur lain, seperti halnya belerang, nitrogen, atau fosfor.

Peran utama magnesium, kalsium dan potasium adalah ketika mereka teradsorpsi pada partikel koloid protoplasma, mereka membentuk gaya elektrostatis khusus di sekitarnya. Kekuatan-kekuatan ini memainkan peran penting dalam pembentukan struktur makhluk hidup, yang tanpanya sintesis zat seluler maupun aktivitas gabungan berbagai enzim tidak dapat terjadi. Dalam hal ini, ion-ion menahan sejumlah molekul air di sekitarnya, itulah sebabnya volume total ion-ion tersebut tidak sama. Gaya yang menahan ion langsung pada permukaan partikel koloid juga tidak sama. Perlu dicatat bahwa ion kalsium memiliki volume terkecil - ia mampu menempel pada permukaan koloid dengan kekuatan yang lebih besar. Ion kalium memiliki volume terbesar, sehingga mampu membentuk ikatan adsorpsi yang kurang kuat, dan ion kalsium dapat menggantikannya. Ion magnesium menempati posisi tengah. Karena selama adsorpsi, ion-ion mencoba menahan cangkang air, mereka menentukan kekuatan menahan air dan kandungan air koloid. Jika ada kalium, maka kekuatan jaringan menahan air meningkat, dan dengan kalsium menurun. Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa dalam pembuatan struktur internal, yang penting adalah perbandingan berbagai kation, dan bukan kandungan absolutnya.

Pada tumbuhan, unsur tersebut terkandung dalam jumlah yang lebih banyak dibandingkan kation lain, terutama pada bagian vegetatif. Paling sering ditemukan pada getah sel. Ada juga banyak di sel muda, yang kaya akan protoplasma, sejumlah besar kalium dalam keadaan teradsorpsi. Unsur ini mampu mempengaruhi koloid plasma; ia mencairkan protoplasma (meningkatkan hidrofilisitasnya). Kalium juga merupakan katalis untuk banyak proses sintetik: biasanya mengkatalisis sintesis zat sederhana bermolekul tinggi, mendorong pembentukan pati, protein, sukrosa, dan lemak. Jika diperhatikan, kekurangan kalium dapat mengganggu proses sintesis, dan asam amino, glukosa, dan produk pemecahan lainnya akan mulai menumpuk di dalam tanaman. Dengan kekurangan kalium, sekering marginal terbentuk pada daun di lapisan bawah - ini adalah saat tepi helaian daun mati, setelah itu daun berbentuk kubah dan bintik-bintik coklat terbentuk di atasnya. Nekrosis atau bintik coklat berhubungan dengan pembentukan racun kadaver di jaringan tanaman dan pelanggaran metabolisme nitrogen.

Unsur tersebut harus disuplai ke pabrik selama siklus hidupnya penuh. Sebagian besar unsur ini ditemukan dalam getah sel. Kalsium ini tidak banyak berperan dalam proses metabolisme, membantu menetralkan kelebihan asam yang bersifat organik. Bagian lain dari kalsium ada di dalam plasma - di sini kalsium bekerja sebagai antagonis kalium, bekerja berlawanan arah dibandingkan dengan kalium, yaitu. meningkatkan viskositas dan mengurangi sifat hidrofilik koloid plasma. Agar proses berjalan normal, rasio kalsium dan kalium langsung dalam plasma penting dilakukan, karena rasio ini menentukan karakteristik koloid plasma. Kalsium ditemukan dalam zat inti dan oleh karena itu sangat penting dalam proses pembelahan sel. Ia juga memainkan peran penting dalam pembentukan berbagai membran sel, dengan peran terbesar dalam pembentukan dinding rambut akar, di mana ia masuk sebagai pektat. Jika kalsium tidak ada dalam substrat nutrisi, titik pertumbuhan akar dan bagian udara akan terpengaruh secepat kilat, karena kalsium tidak diangkut dari bagian tua ke bagian muda. Akar menjadi berlendir dan pertumbuhannya tidak normal atau berhenti sama sekali. Ketika ditanam dalam budidaya buatan menggunakan air keran, kekurangan kalsium jarang terjadi.

Unsur tersebut mencapai tanaman lebih sedikit daripada kalsium atau kalium. Namun peranannya sangat penting, karena unsur tersebut merupakan bagian dari klorofil (1/10 dari seluruh magnesium dalam sel terdapat pada klorofil). Unsur ini sangat penting bagi organisme bebas klorofil, dan perannya tidak berakhir pada proses fotosintesis. Magnesium merupakan unsur penting yang diperlukan untuk metabolisme pernafasan; unsur ini mengkatalisis banyak ikatan fosfat yang berbeda dan mengangkutnya. Karena ikatan fosfat, yang kaya energi, terlibat dalam banyak proses sintesis, ikatan tersebut tidak dapat berjalan tanpa unsur ini. Dengan kekurangan magnesium, molekul klorofil hancur, tetapi urat daun tetap hijau, dan area jaringan yang terletak di antara urat menjadi pucat. Ini disebut klorosis jerawatan, dan ini sangat umum terjadi jika tanaman kekurangan magnesium.

Unsur tersebut diserap tanaman dengan bantuan senyawa organik kompleks, serta dalam bentuk garam (larut). Kandungan zat besi total pada tanaman ini kecil (seperseratus persen). Dalam jaringan tumbuhan, zat besi diwakili oleh senyawa organik. Perlu diketahui juga bahwa ion besi dapat dengan bebas berpindah dari bentuk besi ke bentuk oksida, atau sebaliknya. Akibatnya, karena hadir dalam berbagai enzim, besi berpartisipasi dalam proses redoks. Unsur tersebut juga merupakan bagian dari enzim respirasi (sitokrom, dll).

Tidak ada zat besi dalam klorofil, tetapi ia terlibat dalam pembuatannya. Dengan kekurangan zat besi, klorosis dapat terjadi - dengan penyakit ini, klorofil tidak terbentuk, dan daun menjadi kuning. Karena rendahnya mobilitas besi pada daun tua, maka tidak dapat diangkut ke daun muda. Oleh karena itu, klorosis biasanya dimulai pada daun muda.

Jika kekurangan zat besi, fotosintesis juga mengalami perubahan - pertumbuhan tanaman melambat. Untuk mencegah klorosis, Anda perlu menambahkan zat besi ke substrat nutrisi selambat-lambatnya 5 hari setelah timbulnya penyakit ini, jika Anda melakukannya nanti, kemungkinan kesembuhan sangat rendah.

DEFINISI

Kalsium sulfida– garam sedang yang dibentuk oleh basa kuat – kalsium hidroksida (Ca(OH) 2) dan asam lemah – hidrogen sulfida (H 2 S). Rumusnya adalah CaS.

Massa molar – 72 g/mol. Ini adalah bubuk putih yang menyerap kelembapan dengan baik.

Hidrolisis kalsium sulfida

Menghidrolisis pada anion. Sifat lingkungan bersifat basa. Secara teoritis, tahap kedua mungkin terjadi. Persamaan hidrolisisnya adalah sebagai berikut:

Tahap pertama:

CaS ↔ Ca 2+ + S 2- (disosiasi garam);

S 2- + HOH ↔ HS - + OH - (hidrolisis pada anion);

Ca 2+ + S 2- + HOH ↔ HS - + Ca 2+ + OH - (persamaan dalam bentuk ionik);

2CaS + 2H 2 O ↔ Ca(HS) 2 + Ca(OH) 2 ↓ (persamaan dalam bentuk molekul).

Tahap kedua:

Ca(HS) 2 ↔ Ca 2+ +2HS - (disosiasi garam);

HS - + HOH ↔H 2 S + OH - (hidrolisis pada anion);

Ca 2+ + 2HS - + HOH ↔ H 2 S + Ca 2+ + OH - (persamaan dalam bentuk ionik);

Ca(HS) 2 + 2H 2 O ↔ 2H 2 S + Ca(OH) 2 ↓ (persamaan dalam bentuk molekul).

Contoh pemecahan masalah

CONTOH 1

CONTOH 2

Ketika hasil panen meningkat, pentingnya menyediakan lahan dengan jumlah yang cukup dari masing-masing 17 unsur hara penting pun meningkat. Secara khusus, karena beberapa faktor, kebutuhan kalsium, magnesium, dan belerang meningkat. Berkaitan dengan hal tersebut, kami menyajikan rekomendasi dari konsultan Amerika mengenai penambahan elemen meso.

Penerapan pupuk yang tidak mengandung unsur meso. Biasanya pemupukan dilakukan dengan pupuk yang tidak mengandung magnesium atau belerang: diammonium fosfat, urea, amonium nitrat, nitrogen, fosfor atau kalium klorida. Karena itu, terjadi kekurangan belerang atau magnesium. Pupuk ini, serta monoamonium fosfat dan amonia anhidrat, tidak mengandung kalsium, magnesium, atau sulfur. Di antara semua pupuk umum, hanya triple superfosfat yang mengandung 14% kalsium dan tidak mengandung magnesium atau sulfur sama sekali.

Pertumbuhan hasil. Selama dekade terakhir, hasil panen telah meningkat secara signifikan. Jagung, yang menghasilkan 12,5 t/ha, menggunakan 70 kg/ha magnesium dan 37 kg/ha sulfur. Sebagai perbandingan: dengan hasil 7,5 t/ha, magnesium dihilangkan 33 kg/ha, dan sulfur – 22 kg/ha.

Mengurangi penggunaan pestisida yang mengandung sulfur. Sebelumnya, petani bisa mengandalkan insektisida dan fungisida sebagai sumber belerang. Kini pestisida tersebut sudah banyak digantikan dengan produk yang tidak mengandung sulfur.

Membatasi emisi ke atmosfer. Amerika Serikat membatasi emisi dari tungku metalurgi dan pembangkit listrik. Banyak negara lain yang telah mengurangi emisi sulfur dari pembakaran gas pada boiler domestik dan industri. Selain itu, pada mobil modern, catalytic converter menyerap belerang, yang sebelumnya dilepaskan ke atmosfer bersama dengan gas buang. Semua faktor ini mengurangi kembalinya belerang ke tanah bersamaan dengan hujan.

Penghapusan unsur meso dengan hasil panen, kg/ha

Kalsium

Kurangnya perhatian diberikan pada kalsium ketika menyusun skema pemupukan untuk banyak tanaman dengan hasil tinggi dan buah-buahan. Pengecualiannya adalah tomat dan kacang tanah, yang membutuhkan nutrisi kalsium yang baik saat tumbuh.

Di dalam tanah, kalsium menggantikan ion hidrogen pada permukaan partikel tanah ketika ditambahkan kapur untuk mengurangi keasaman. Penting bagi mikroorganisme yang mengubah sisa tanaman menjadi bahan organik, melepaskan unsur hara, dan memperbaiki struktur tanah dan kapasitas menahan air. Kalsium membantu bakteri bintil pengikat nitrogen bekerja.

Fungsi kalsium pada tumbuhan:

kalsium, bersama dengan magnesium dan kalium, membantu menetralkan asam organik yang terbentuk sebagai hasil metabolisme sel pada tumbuhan;

meningkatkan penyerapan unsur hara lain oleh akar dan pengangkutannya oleh tanaman;

mengaktifkan sejumlah sistem enzim yang mengatur pertumbuhan tanaman;

membantu mengubah nitrogen nitrat menjadi bentuk yang diperlukan untuk pembentukan protein;

diperlukan untuk pembentukan dinding sel dan pembelahan sel normal;

meningkatkan ketahanan terhadap penyakit.

Kekurangan kalsium

Kekurangan kalsium paling sering terjadi pada tanah asam dan berpasir akibat pencucian oleh air hujan atau air irigasi. Hal ini tidak lazim terjadi pada tanah yang telah menambahkan cukup kapur untuk mengoptimalkan tingkat pH. Ketika keasaman tanah meningkat, pertumbuhan tanaman menjadi lebih sulit karena meningkatnya konsentrasi unsur-unsur beracun – aluminium dan/atau mangan, namun bukan karena kekurangan kalsium. Pengujian tanah dan pengapuran yang memadai adalah cara terbaik untuk menghindari masalah tersebut.

Kekurangan kalsium dapat dihindari dengan melakukan pengujian tanah secara teratur dan menyesuaikan keasaman dengan pemberian kapur dalam dosis yang optimal. Penting untuk mematuhi asupan kalsium, magnesium, dan potasium yang seimbang. Ada antagonisme antara unsur-unsur ini: overdosis salah satu unsur menyebabkan defisiensi atau netralisasi unsur lain. Selain itu, kalsium harus ditambahkan tidak begitu saja, tetapi pada fase tertentu untuk menjamin fungsi tertentu tanaman.

Sumber kalsium

Pengapuran yang baik secara efektif menyediakan kalsium bagi sebagian besar tanaman. Kapur kalsit berkualitas tinggi efektif bila penyesuaian pH diperlukan. Jika ditemukan juga kekurangan magnesium, batugamping dolomit atau batugamping kalsit dapat ditambahkan bersama dengan sumber magnesium seperti kalium-magnesium sulfat. Gypsum (kalsium sulfat) merupakan sumber kalsium pada tingkat pH yang sesuai.

Sumber utama kalsium

Magnesium

Tumbuhan membutuhkan energi untuk tumbuh. Gandum dan tanaman lainnya membutuhkan magnesium untuk mendukung fotosintesis. Magnesium merupakan komponen penting dari molekul klorofil: setiap molekul mengandung 6,7% magnesium.

Magnesium juga berperan sebagai pengangkut fosfor dalam tanaman. Hal ini diperlukan untuk pembelahan sel dan pembentukan protein. Penyerapan fosfor tidak mungkin terjadi tanpa magnesium, dan sebaliknya. Dengan demikian, magnesium diperlukan untuk metabolisme fosfat, respirasi tanaman dan aktivasi sejumlah sistem enzim.

Magnesium di dalam tanah

Kerak bumi mengandung 1,9% magnesium, terutama dalam bentuk mineral yang mengandung magnesium. Dengan pelapukan mineral ini secara bertahap, sebagian magnesium tersedia bagi tanaman. Cadangan magnesium yang tersedia di dalam tanah di beberapa tempat telah habis atau terkuras akibat pencucian, penyerapan oleh tanaman, dan reaksi metabolisme kimia.

Ketersediaan magnesium bagi tanaman seringkali bergantung pada pH tanah. Penelitian menunjukkan bahwa ketersediaan magnesium bagi tanaman berkurang pada nilai pH rendah. Pada tanah masam dengan pH kurang dari 5,8, kelebihan hidrogen dan aluminium mempengaruhi ketersediaan magnesium dan serapannya oleh tanaman. Pada pH tinggi (di atas 7,4), kelebihan kalsium dapat mengganggu penyerapan magnesium oleh tanaman.

Tanah berpasir dengan kapasitas tukar kation yang rendah memiliki kemampuan yang rendah untuk memasok magnesium bagi tanaman. Pemberian jeruk nipis dengan kandungan kalsium yang tinggi dapat memperburuk defisiensi magnesium dengan mengaktifkan pertumbuhan tanaman dan meningkatkan kebutuhan magnesium. Tingkat aplikasi amonium dan kalium yang tinggi dapat mengganggu keseimbangan nutrisi akibat efek kompetisi ion. Batas bawah dimana kandungan magnesium dapat ditukar dianggap rendah dan penggunaan magnesium dibenarkan adalah 25-50 bagian per juta atau 55-110 kg/ha.

Untuk tanah dengan kapasitas tukar kation lebih besar dari 5 mEq per 100 g, pertahankan rasio kalsium dan magnesium tanah sekitar 10:1. Untuk tanah berpasir dengan kapasitas tukar kation 5 mEq atau kurang, pertahankan rasio kalsium terhadap magnesium sekitar tingkat 5:1.

Bagaimana cara mengkompensasi kekurangan magnesium

Jika analisis daun menunjukkan kekurangan magnesium pada tanaman yang sedang tumbuh, hal ini dapat dikompensasi dengan pasokan magnesium dalam bentuk larut bersama dengan air hujan atau air irigasi. Hal ini membuat magnesium tersedia untuk sistem akar dan diserap oleh tanaman. Magnesium dosis kecil juga dapat dioleskan melalui daun untuk memperbaiki kandungan unsur ini atau mencegah kekurangannya. Tetapi lebih baik menambahkan magnesium ke dalam tanah sebelum disemai atau sebelum pertumbuhan aktif tanaman dimulai.

Sumber magnesium

Sulfur

Belerang di dalam tanah

Sumber belerang bagi tanaman di dalam tanah adalah bahan organik dan mineral, namun seringkali jumlahnya tidak mencukupi atau dalam bentuk yang tidak dapat diakses oleh tanaman dengan hasil tinggi. Sebagian besar belerang dalam tanah terikat dalam bahan organik dan tidak tersedia bagi tanaman sampai belerang diubah menjadi bentuk sulfat oleh bakteri tanah. Proses ini disebut mineralisasi.

Sulfat mudah bergerak di dalam tanah seperti halnya nitrogen dalam bentuk nitrat, dan pada beberapa jenis tanah dapat tersapu keluar dari zona perakaran melalui curah hujan atau irigasi yang deras. Sulfat dapat berpindah kembali ke permukaan tanah melalui penguapan air, kecuali pada tanah berpasir atau tanah bertekstur kasar yang pori-pori kapilernya pecah. Mobilitas sulfur sulfat menyulitkan pengukuran kandungannya dalam pengujian tanah dan penggunaan pengujian tersebut untuk memprediksi kebutuhan aplikasi sulfur.

Belerang lebih banyak terkandung dalam partikel tanah liat dibandingkan nitrogen nitrat. Hujan deras di awal musim semi dapat mencuci belerang dari lapisan atas tanah dan mengikatnya di lapisan bawah jika lapisan atas berpasir dan lapisan bawah berlempung. Oleh karena itu, tanaman yang tumbuh di tanah tersebut mungkin menunjukkan gejala kekurangan sulfur pada awal musim tanam, namun ketika akar menembus lapisan bawah tanah, kekurangan ini dapat teratasi. Pada tanah yang seluruh profilnya berpasir, dengan sedikit atau tanpa lapisan tanah liat, tanaman akan merespon dengan baik terhadap penambahan belerang.

Belerang pada tumbuhan

Belerang adalah bagian dari setiap sel hidup dan diperlukan untuk sintesis asam amino tertentu (sistein dan metionin) dan protein. Belerang juga penting untuk fotosintesis dan ketahanan tanaman pada musim dingin. Selain itu, belerang penting untuk proses pengubahan nitrogen nitrat menjadi asam amino.

Kekurangan belerang

Jika dianalisis secara visual, defisiensi sulfur sering disalahartikan sebagai defisiensi nitrogen. Dalam kedua kasus tersebut, terjadi keterlambatan pertumbuhan tanaman, disertai dengan daun yang menguning secara umum. Belerang pada tumbuhan bersifat tidak bergerak dan tidak berpindah dari daun tua ke daun muda. Dengan kekurangan belerang, daun muda sering menguning terlebih dahulu, sedangkan dengan kekurangan nitrogen, daun tua menguning. Jika defisiensinya tidak terlalu parah, gejalanya mungkin tidak terlihat secara visual.

Cara paling andal untuk mendiagnosis defisiensi sulfur adalah dengan menguji sampel tanaman untuk mengetahui kadar sulfur dan nitrogen. Kandungan sulfur normal dalam jaringan tanaman pada sebagian besar tanaman berkisar antara 0,2 hingga 0,5%. Tingkat optimal rasio antara nitrogen dan belerang adalah dari 7:1 hingga 15:1. Jika rasio melebihi batas di atas, ini mungkin menandakan kekurangan belerang, tetapi untuk diagnosis yang akurat, indikator ini harus dipertimbangkan bersama dengan indikator absolut kandungan nitrogen dan sulfur.

Dalam kondisi kekurangan sulfur, nitrogen dapat terakumulasi dalam bentuk nitrat. Akumulasi nitrat pada tanaman dapat mencegah pembentukan benih pada beberapa tanaman seperti kanola. Oleh karena itu, keseimbangan kandungan sulfur dengan kandungan nitrogen penting bagi kesehatan tanaman.

Tanaman seperti alfalfa atau jagung, yang menghasilkan bahan kering tinggi, memerlukan dosis sulfur maksimum. Selain itu, kentang dan banyak tanaman sayuran membutuhkan belerang dalam jumlah besar dan menghasilkan buah lebih baik jika diberikan pupuk yang mengandung belerang. Tanpa pola makan belerang yang seimbang, tanaman yang menerima pupuk nitrogen dosis tinggi mungkin mengalami kekurangan belerang.

Sumber belerang

Terkadang air irigasi mengandung belerang dalam jumlah besar. Misalnya, bila kandungan sulfur sulfat dalam air irigasi melebihi 5 bagian per juta, tidak ada prasyarat untuk kekurangan sulfur. Kebanyakan pupuk yang mengandung belerang adalah sulfat, yang memiliki tingkat kelarutan dalam air sedang hingga tinggi. Sumber terpenting belerang yang tidak larut dalam air adalah unsur belerang, yang dapat dioksidasi menjadi sulfat oleh mikroorganisme sebelum digunakan oleh tanaman. Oksidasi terjadi ketika tanah hangat, memiliki kelembapan, aerasi, dan ukuran partikel belerang yang cukup. Unsur belerang diserap dengan baik oleh tanah dan kemudian oleh tanaman.

Sumber belerang

Pada zaman dahulu, orang menggunakan senyawa kalsium untuk konstruksi. Pada dasarnya itu adalah kalsium karbonat yang ditemukan di bebatuan, atau produk pembakarannya - kapur. Marmer dan plester juga digunakan. Sebelumnya, para ilmuwan percaya bahwa kapur, yaitu kalsium oksida, adalah zat sederhana. Kesalahpahaman ini ada hingga akhir abad ke-18, hingga Antoine Lavoisier mengungkapkan asumsinya tentang zat tersebut.

Pada awal abad ke-19, ilmuwan Inggris Humphrey Davy menemukan kalsium dalam bentuk murni menggunakan elektrolisis. Selain itu, ia menerima amalgam kalsium dari jeruk nipis dan merkuri oksida. Kemudian, setelah menyuling merkuri, ia memperoleh logam kalsium.

Reaksi kalsium dengan air terjadi secara hebat, tetapi tidak disertai api. Karena banyaknya pelepasan hidrogen, lempeng kalsium akan bergerak melalui air. Suatu zat juga terbentuk - kalsium hidroksida. Jika fenolftalein ditambahkan ke dalam cairan, warnanya akan berubah menjadi merah cerah - oleh karena itu, Ca(OH)₂ adalah basa.

Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂↓ + H₂

Reaksi kalsium dengan oksigen

Reaksi Ca dan O₂ sangat menarik, tetapi percobaan ini tidak dapat dilakukan di rumah, karena sangat berbahaya.

Mari kita perhatikan reaksi kalsium dengan oksigen, yaitu pembakaran zat ini di udara.

Perhatian! Jangan mencoba mengulangi pengalaman ini sendiri! Anda akan menemukan eksperimen kimia aman yang dapat Anda lakukan di rumah.

Mari kita ambil kalium nitrat KNO₃ sebagai sumber oksigen. Jika kalsium disimpan dalam cairan minyak tanah, maka sebelum percobaan harus dibersihkan dengan menggunakan alat pembakar, ditaruh di atas api. Selanjutnya kalsium dicelupkan ke dalam bubuk KNO₃. Kemudian kalsium dengan kalium nitrat harus dimasukkan ke dalam nyala api kompor. Terjadi reaksi penguraian kalium nitrat menjadi kalium nitrit dan oksigen. Oksigen yang dilepaskan menyulut kalsium, dan nyala api berubah menjadi merah.

KNO₃ → KNO₂ + O₂

2Ca + O₂ → 2CaO

Perlu dicatat bahwa kalsium bereaksi dengan beberapa unsur hanya ketika dipanaskan, ini termasuk: belerang, boron, nitrogen dan lain-lain.