Nutrient Use Efficiency (NUE)

Diposting oleh:
Yudi Yahya (J1C111011)

Nutrient Use Efficiency (NUE)

Siklus nutrisi dalam ekosistem selalu melibatkan tumbuhan, tanah dan mikroba. Organisme memerlukan vitamin dan nutrisi organik dari lingkungan. Nutrisi diserap tumbuhan dan digunakan untuk produksi jaringan baru. Tumbuhan menyimpan nutrisi hanya ketika serapan nutrisi melebihi kebutuhan produksi. Nutrisi diserap oleh akar dan bergerak ke atas melalui pembuluh xilem dan diresirkulasi oleh pembuluh floem ke seluruh bagian tumbuhan. Hormon keseimbangan tumbuhan mengatur pola karbon dan transpor nutrisi dalam floem serta penempatan nutrisi dalam tubuh tumbuhan. 

Jumlah nutrisi yang bersiklus melalui vegetasi tergantung pada keseimbangan dinamis antara pasokan nutrisi dari tanah dan permintaan nutrisi oleh vegetasi. Keseimbangan nutrisi yang dibutuhkan untuk mendukung pertumbuhan maksimal adalah sama untuk kebanyakan tanaman (Ingestad dan Agren, 1988). Setiap nutrisi yang kurang dari keseimbangan optimal kemungkinan akan membatasi pertumbuhan, sehingga tanaman berinvestasi istimewa dalam penyerapan nutrisi yang paling kuat mengatur pertumbuhan. Sejumlah tumbuhan lebih efisien saat menggunakan nutrisi karena dapat memberikan keuntungan pada saat kadar nutrisi rendah.

NUE = A/L

A = Daya Produksi Nutrisi

L = Keperluan Nutrisi Per Unit Biomassa Tumbuhan

Efisiensi pengunaan nutrisi terbesar terjadi pada saat produksi nutrisi terbatas. Perbedaan di antara tumbuhan dalam konsentrasi jaringan nutrisi memberikan pengetahuan tentang kuantitas biomassa yang ekosistem dapat produksi per unit nutrisi. Nutrisit use efficiency (NUE) adalah perbandingan nutrisi dengan biomassa yang hilang di jatuhan serasah (kebalikan dari konsentrasi nutrisi pada serasah) (Vitousek, 1982). Perbandingan tertinggi terjadi pada keadaan yang produktif yakni tumbuhan lebih efisien dalam memproduksi biomassa yang diproduksi dan dilepaskan  per unit gizi ketika sedikit pasokan nutrisi.

Beberapa faktor mempengaruhi pola penggunaan nutrisi ini. Pertama, konsentrasi jaringan nutrisi cenderung menurun karena penurunan kesuburan tanah. Selanjutnya tumbuhan yang nutrisinya terbatas menghasilkan jaringan lebih lambat dari tumbuhan dengan nutrisi yang cukup sehingga tumbuhan ini mempertahankan jaringan tersebut untuk jangka waktu yang lama. Hal ini mempengaruhi peningkatan usia rata-rata jaringan yang secara langsung berdampak pada konsentrasi nutrisi. Jaringan yang lebih tua memiliki konsentrasi nutrisi yang rendah sehingga menyebabkan penurunan konsentrasi lebih lanjut. Akhirnya tanah yang gersang dan didominasi oleh spesies berumur panjang memiliki konsentrasi nutrisi yang lebih rendah dan lebih lanjut berkontribusi terhadap NUE yang tinggi pada ekosistem tanah gersang (Chapin 1980). Tumbuhan memaksimalkan NUE pada tanah gersang dengan lebih mereduksi nutrisi yang dilepas dari pada meningkatkan daya produksi nutrisi. Setidaknya ada dua cara tumbuhan memaksimalkan biomassa yang diperoleh per unit nutrisi yaitu:

1.  melalui daya produksi nutrisi yang tinggi (a_n) (tinggi kecepatan sesaat serapan karbon per unit nutrisi)
2. melalui lama waktu tinggal (t_r) (rata-rata waktu nutrisi berada di dalam tumbuhan)

NUE = a_n x t_r

(Berendse dan Aerts, 1987).

Karakteristik tanah yang tidak subur adalah mempunyai waktu tinggal nutrisi yang lama tetapi daya produksi nutrisinya rendah (Chapin 1980, Lambers dan Poorter 1992), menunjukkan bahwa NUE bernilai tinggi di lokasi tidak produktif dilihat dari sifat tumbuhan yang cenderung mereduksi hilangnya nutrisi daripada menaikkan tingkat kecepatan sesaat perolehan biomassa per unit nutrisi. Teduhan juga mereduksi hilangnya jaringan lebih kuat dari pada kecepatan perolehan karbon per unit nutrisi (Walters dan Reich, 1999).

Tumbuhan dengan daya produksi nutrisi yang tinggi tumbuh dengan cepat dan mempunyai kecepatan fotosintesis yang tinggi. Hal tersebut didukung dengan daun yang tipis, luas permukaan yang spesifik dan konsentrasi jaringan nitrogen yang tinggi. Sebaliknya, waktu tinggal nutrisi yang lama dicapai terutama melalui lambatnya kecepatan penggantian daun dan akar. Daun yang bertahan lama memiliki struktur sel untuk menahan kondisi yang tidak menguntungkan dan tinggi konsentrasi lignin serta metabolit sekunder yang mencegah patogen dan herbivora. Tingginya NUE tanaman pada tanah yang tidak subur mencerminkan kemampuan mereka untuk mempertahankan jaringan dalam waktu yang lama dari pada kemampuan untuk menggunakan nutrisi lebih efektif dalam fotosintesis.

NUE dapat dinyatakan dengan 4 indeks agronomi umum digunakan untuk menggambarkan efisiensi penggunaan nutrisi, yaitu 1) parsial kg faktor produktivitas (PFP, hasil panen per kg hara terapan), 2) efisiensi agronomis (AE, kg peningkatan hasil tanaman per kg terapan nutrisi), 3) efisiensi pemulihan jelas (RE, nutrisi kg diambil per kg gizi terapan), dan 4) fisiologis efisiensi (PE, kg meningkatkan hasil per kg nutrisi diambil).