Pengenalan
pH tanah merupakan faktor kritikal dalam penanaman yang mempengaruhi ketersediaan nutrien, pertumbuhan tumbuhan, dan produktiviti keseluruhan. Ia bertindak sebagai pembolehubah utama yang mempengaruhi pelbagai proses biologi, kimia, dan fizikal dalam sistem tanah-tumbuhan. pH boleh dianggap sebagai “pengawal utama” yang menentukan bagaimana tumbuhan berinteraksi dengan persekitarannya. Kefahaman mendalam tentang peranan pH ini penting bagi pengurusan tanaman yang optimum dan kelestarian pertanian (Jia et al., 2024).
Peranan pH dalam Ketersediaan dan Pengambilan Nutrien
pH memainkan peranan penting dalam mengawal ketersediaan dan pengambilan nutrien penting oleh tumbuhan. Ia memberi kesan kepada keterlarutan mineral dalam tanah dan keupayaan tumbuhan untuk menyerapnya. Sebagai contoh, dalam tumbuhan teh, pH tanah yang lebih tinggi meningkatkan pengkayaan unsur seperti nitrogen, fosforus, dan mangan, yang penting untuk pertumbuhan dan kualiti daun (Jia et al., 2024).
Sebaliknya, pH yang lebih rendah boleh menyebabkan kekurangan beberapa nutrien tertentu sambil meningkatkan ketersediaan yang lain, seperti sulfur dan boron. Dalam keadaan berasid (pH rendah), nutrien seperti fosforus, kalsium, dan magnesium menjadi kurang tersedia kerana ia terikat dengan aluminium dan mangan yang menjadi lebih larut pada pH rendah. Sebaliknya, dalam keadaan beralkali (pH tinggi), mikronutrien seperti zink, ferum, dan mangan menjadi kurang tersedia kerana pembentukan hidroksida yang tidak larut (Barrow & Hartemink, 2023).
Hubungan antara pH dan ketersediaan nutrien ini menjadikan pengurusan pH sebagai alat penting untuk mengoptimumkan nutrisi tumbuhan. Melalui pemahaman tentang keperluan nutrien khusus tanaman, pengawal selia boleh melaraskan pH untuk memaksimumkan pengeluaran tanaman.
Kesan pH pada Pertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan
Tahap pH yang optimum adalah penting untuk pertumbuhan tumbuhan yang sihat. Kajian terhadap tumbuhan tembikai menunjukkan bahawa larutan nutrien dengan pH 6.0 adalah ideal untuk memaksimumkan pertumbuhan, perkembangan akar, dan kandungan nutrien (Silva et al., 2019). Ini menunjukkan bahawa pertumbuhan tumbuhan sangat sensitif terhadap perubahan kecil dalam pH.
Dalam sistem hidroponik, mengekalkan pH antara 5.5 dan 6.5 adalah penting untuk pertumbuhan bayam, walaupun pH yang lebih rendah kadangkala boleh mengurangkan penyakit seperti reput akar. Kajian menunjukkan bahawa pH yang berlainan boleh mempengaruhi morfologi akar, perkembangan daun, dan keseluruhan biojisim tumbuhan (Gillespie et al., 2020; Gillespie et al., 2021).
pH yang tidak sesuai boleh menyebabkan gangguan pertumbuhan yang ketara. pH yang terlalu rendah boleh menyebabkan keracunan aluminium, yang menghalang pemanjangan akar dan menjejaskan pengambilan air dan nutrien. Sebaliknya, pH yang terlalu tinggi boleh menghalang pengambilan mikronutrien, menyebabkan klorosis (penguningan daun) dan pertumbuhan yang terbantut.
pH dan Kecekapan Fotosintesis
Kecekapan fotosintesis berkait rapat dengan tahap pH. Dalam herba seperti selasih dan dandelion, pH yang lebih tinggi boleh meningkatkan fotosintesis dengan memperbaiki pengambilan kuprum dan mangan, yang penting untuk penghasilan klorofil (Adamczyk-Szabela & Wolf, 2022).
Walau bagaimanapun, pH yang terlalu tinggi boleh mengurangkan ketersediaan mikronutrien seperti ferum dan zink, menyebabkan klorosis dan perencatan pertumbuhan dalam beberapa spesies. Ferum, sebagai contoh, adalah komponen penting dalam kompleks protein yang terlibat dalam fotosintesis. Kekurangan ferum boleh menjejaskan pembentukan klorofil dan mengurangkan kecekapan fotosintesis secara keseluruhan (Zhang et al., 2013).
Kajian menunjukkan bahawa pH mempengaruhi ketahanan fotosistem II, yang merupakan kompleks protein yang terlibat dalam langkah pertama fotosintesis. Pengoptimuman pH sekeliling akar boleh meningkatkan fotosintesis dan seterusnya meningkatkan pertumbuhan tumbuhan dan hasil.
Mekanisme Tekanan pH dan Toleransi
Tumbuhan menunjukkan pelbagai tindak balas terhadap tekanan pH, melibatkan perubahan morfofisiologi, biokimia, dan molekul. Keadaan berasid boleh mengganggu fungsi akar, mengurangkan pengambilan air, dan meningkatkan ketoksikan unsur seperti aluminium dan mangan (Bhuyan et al., 2019).
Beberapa tumbuhan telah mengembangkan mekanisme untuk bertoleransi dengan pH rendah, tetapi produktiviti selalunya kekal rendah. Mekanisme toleransi ini termasuk rembesan asid organik yang mengurangkan ketoksikan aluminium, pengubahsuaian dinding sel untuk menghalang penyerapan aluminium, dan pengekspresan gen spesifik yang terlibat dalam tindak balas tekanan pH (Bhuyan et al., 2019).
Memahami mekanisme toleransi ini adalah penting untuk membiakkan tanaman yang boleh bertahan dalam pelbagai keadaan tanah, termasuk tanah berasid yang kurang subur yang biasa di kawasan tropika dan subtropika.
Pengurusan pH dalam Sistem Pertanian
Pengurusan pH yang berkesan adalah penting untuk pertanian mampan. Teknik termasuk pengapuran untuk meneutralkan keasidan dan menggunakan bahan tambahan organik untuk menstabilkan pH (Yaulilahua-Huacho et al., 2024).
Dalam hidroponik, melaraskan pengubah pH seperti cuka atau asid fosforik boleh mengekalkan ketersediaan nutrien yang optimum sambil mengawal kejadian penyakit. Pemantauan pH yang kerap dan pelarasan adalah penting dalam sistem pertanian maju untuk memastikan persekitaran yang optimum untuk pertumbuhan tumbuhan (Singh et al., 2019).
Pendekatan pengurusan pH yang mampan boleh meningkatkan kecekapan penggunaan baja, meningkatkan hasil tanaman, dan mengurangkan kesan alam sekitar pertanian. Integrasi sensor pH dengan sistem pengairan membolehkan pelarasan masa nyata persekitaran akar, mewakili kemajuan dalam pertanian tepat.
Pengesanan dan Pengisyaratan pH dalam Tumbuhan
Tumbuhan mengesan dan bertindak balas terhadap pH luaran melalui laluan pengisyaratan yang kompleks. pH apoplastik akar bertindak sebagai pengintegrator isyarat persekitaran, mempengaruhi pertumbuhan dan tindak balas tekanan.
Kemajuan dalam sensor pendarfluor kini membolehkan pemantauan masa nyata turun naik pH, membantu pengurusan persekitaran akar yang tepat. Biosensor pH canggih ini telah mendedahkan dinamik pH yang kompleks di sekitar akar, yang mempengaruhi pergerakan hormon tumbuhan, tindak balas terhadap tekanan, dan metabolisme keseluruhan (Gámez-Arjona et al., 2022; Moreau et al., 2021).
Memahami cara tumbuhan mengawal dan bertindak balas terhadap perubahan pH boleh membawa kepada strategi baru untuk meningkatkan ketahanan tanaman terhadap tekanan abiotik dan meningkatkan hasil.
Dinamik pH dalam Sistem Bersepadu
Dalam sistem akuaponik, pengurusan pH mengimbangi keperluan tumbuhan dan ikan. pH 6.0 sering disyorkan untuk mengoptimumkan pertumbuhan tumbuhan tanpa menjejaskan proses nitrifikasi yang penting untuk kualiti air (Wang et al., 2023).
Begitu juga, dalam sistem akuaponik terpisah, pelarasan pH boleh meningkatkan ketersediaan nutrien untuk tanaman seperti timun tanpa menjejaskan hasil ikan. Pendekatan sistem ini menunjukkan kepentingan mengoptimumkan pH untuk meningkatkan kecekapan sumber dalam sistem pertanian yang mampan dan bersepadu (Blanchard et al., 2020).
Sistem pertanian inovatif ini semakin popular kerana mereka menawarkan pengeluaran makanan yang cekap dari segi sumber. Walau bagaimanapun, pengurusan pH yang berjaya dalam sistem ini memerlukan pemahaman mendalam tentang interaksi antara komponen berbeza dan pengaruh pH pada keseimbangan keseluruhan ekosistem.
Jadual: Kesan pH pada Pertumbuhan Tumbuhan dan Pengambilan Nutrien
| Spesies Tumbuhan | Julat pH Optimum | Nutrien Utama yang Dipengaruhi | Sumber Rujukan |
|---|---|---|---|
| Pokok Teh | 5.5-6.5 | N, P, Mn, Mg | (Jia et al., 2024) |
| Tumbuhan Tembikai | 6.0 | Fe, Zn | (Silva et al., 2019) |
| Selasih | 4.0-5.5 | P, K, Ca, Mg, S | (Gillespie et al., 2020) |
| Bayam | 5.5 | N, P, K, Mg, S | (Gillespie et al., 2021) |
| Limau Gedang | 6.0-6.5 | N, K, Ca, Mg, S | (Ferrarezi et al., 2022) |
| Salad | 5.0 | Mg, Fe, Mn, Zn | (Roosta, 2011) |
| Timun | 5.8-6.5 | N, P, K, Ca, Mg | (Blanchard et al., 2020) |
Kesimpulan
pH adalah faktor penting dalam penanaman tumbuhan, mempengaruhi ketersediaan nutrien, pertumbuhan, dan tindak balas tekanan. Memahami dan menguruskan pH adalah penting untuk mengoptimumkan prestasi tumbuhan, mengurangkan tekanan persekitaran, dan memastikan amalan pertanian yang mampan.
Pengoptimuman pH untuk spesies tumbuhan tertentu boleh membawa kepada peningkatan ketara dalam pengeluaran tanaman dan kecekapan penggunaan sumber. Pemantauan pH yang berterusan dan pelarasan telah menjadi komponen penting dalam sistem pertanian moden, membolehkan pengurusan yang lebih tepat persekitaran pertumbuhan tumbuhan.
Dengan perkembangan teknologi sensor baru dan pemahaman yang lebih baik tentang respon tumbuhan terhadap pH, pengurusan pH akan terus menjadi alat penting untuk meningkatkan produktiviti pertanian dan kelestarian.
Rujukan
Adamczyk-Szabela, D., & Wolf, W. M. (2022). The Impact of Soil pH on Heavy Metals Uptake and Photosynthesis Efficiency in Melissa officinalis, Taraxacum officinalis, Ocimum basilicum. Molecules. https://doi.org/10.3390/molecules27154671
Barrow, N. J., & Hartemink, A. E. (2023). The effects of pH on nutrient availability depend on both soils and plants. Plant and Soil. https://doi.org/10.1007/s11104-023-05960-5
Bhuyan, M. H. M. B., Hasanuzzaman, M., Nahar, K., Mahmud, J. A., Parvin, K., Bhuiyan, T. F., & Fujita, M. (2019). Plants Behavior Under Soil Acidity Stress: Insight into Morphophysiological, Biochemical, and Molecular Responses. https://doi.org/10.1007/978-3-030-06118-0_2
Blanchard, C., Wells, D. E., Pickens, J. M., & Blersch, D. M. (2020). Effect of pH on Cucumber Growth and Nutrient Availability in a Decoupled Aquaponic System with Minimal Solids Removal. Horticulturae. https://doi.org/10.3390/HORTICULTURAE6010010
Ferrarezi, R. S., Lin, X., Neira, A. G., Zambon, F. T., Hu, H., Wang, X., Huang, J.-H., & Fan, G. (2022). Substrate pH Influences the Nutrient Absorption and Rhizosphere Microbiome of Huanglongbing-Affected Grapefruit Plants. Frontiers in Plant Science. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.856937
Gámez-Arjona, F. M., Sanchez-Rodriguez, C., & Montesinos, J. C. (2022). The root apoplastic pH as an integrator of plant signaling. Frontiers in Plant Science. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.931979
Gillespie, D. P., Kubota, C., & Miller, S. A. (2020). Effects of Low pH of Hydroponic Nutrient Solution on Plant Growth, Nutrient Uptake, and Root Rot Disease Incidence of Basil (Ocimum basilicum L.). Hortscience. https://doi.org/10.21273/HORTSCI14986-20
Gillespie, D. P., Papio, G., & Kubota, C. (2021). High Nutrient Concentrations of Hydroponic Solution Can Improve Growth and Nutrient Uptake of Spinach (Spinacia oleracea L.) Grown in Acidic Nutrient Solution. Hortscience. https://doi.org/10.21273/HORTSCI15777-21
Jia, M., Wang, Y., Zhang, Q., Lin, S., Zhang, Q., Chen, Y., Hong, L., Jia, X., Ye, J., & Wang, H. (2024). Effect of Soil pH on the Uptake of Essential Elements by Tea Plant and Subsequent Impact on Growth and Leaf Quality. Agronomy. https://doi.org/10.3390/agronomy14061338
Moreau, H., Zimmermann, S., Gaillard, I., & Paris, N. (2021). pH biosensing in the plant apoplast–a focus on root cell elongation. Plant Physiology. https://doi.org/10.1093/PLPHYS/KIAB313
Roosta, H. R. (2011). Interaction between water alkalinity and nutrient solution ph on the vegetative growth, chlorophyll fluorescence and leaf magnesium, iron, manganese, and zinc concentrations in lettuce. Journal of Plant Nutrition. https://doi.org/10.1080/01904167.2011.540687
Silva, J. M. da, Silva, B. do N., Barrera, G. A. I., Arruda, R. da S., & Fontes, P. C. R. (2019). Shoot nutrient contents and vegetative melon plants growth at different pH levels of the nutrient solution. Emirates Journal of Food and Agriculture. https://doi.org/10.9755/EJFA.2019.V31.I9.2002
Singh, H., Dunn, B. L., & Payton, M. E. (2019). Hydroponic pH Modifiers affect Plant Growth and Nutrient Content in Leafy Greens. Journal of Horticultural Research. https://doi.org/10.2478/JOHR-2019-0004
Wang, Y.-J., Yang, T.-M., & Kim, H.-J. (2023). pH Dynamics in Aquaponic Systems: Implications for Plant and Fish Crop Productivity and Yield. Sustainability. https://doi.org/10.3390/su15097137
Yaulilahua-Huacho, R., Sumarriva-Bustinza, L. A., Deza, L. I. R. G., Ordoñez-Santoyo, M. M., Tucto-Cueva, E., Huere-Peña, J. L., Jurado, C. D., Ccente-Chancha, E. J., Reynaga-Medina, A., Rodas-Ccopa, H., GarcÃa?Ticllacuri, R., & Ayuque-Rojas, J. (2024). Examining the adaptability of soil pH to soil dynamics using different methodologies: A concise review. Journal of Experimental Biology and Agricultural Sciences. https://doi.org/10.18006/2024.12(4).573.587
Zhang, W., Calvo-Polanco, M., Calvo-Polanco, M., Chen, Z. C., & Zwiazek, J. J. (2013). Growth and physiological responses of trembling aspen (Populus tremuloides), white spruce (Picea glauca) and tamarack (Larix laricina) seedlings to root zone pH. Plant and Soil. https://doi.org/10.1007/S11104-013-1843-5
Number of View :131
