Divergensi Biogeokimia Zinc Pada Landscape Kontrastif: Komparasi Sistem Buffering Tanah Renzina-Kambisol dan Implikasinya Terhadap Strategi Nutrisi Adaptif Jagung Lokal

Abstrak

Divergensi Biogeokimia Zinc Pada Landscape Kontrastif: Komparasi Sistem Buffering Tanah Renzina-Kambisol dan Implikasinya Terhadap

Strategi Nutrisi Adaptif Jagung Lokal

Divergence of Zinc Biogeochemistry in Contrasting Landscapes: A Comparison of Buffering Systems between Renzina and Cambisol Soils and Its Implications for Adaptive Nutritional Strategies of Local Maize

Abstrak

Defisiensi zinc merupakan masalah global yang mempengaruhi lebih dari dua miliar orang, namun pemahaman mengenai pengaruh faktor pembentuk tanah terhadap biogeokimia zinc masih terbatas. Penelitian ini bertujuan menganalisis divergensi biogeokimia zinc antara tanah Renzina dan Kambisol Eutrik serta implikasinya terhadap strategi adaptasi nutrisi jagung lokal di Timor Tengah Selatan. Penelitian komparatif dilakukan pada dua sistem tanah yang kontras dengan pendekatan natural experiment berdasarkan gradien elevasi. Pengambilan sampel tanah dan biji jagung dilakukan menggunakan stratified purposive sampling pada enam zona elevasi. Analisis laboratorium meliputi sifat fisikokimia tanah dan kandungan nutrisi biji, dengan interpretasi biogeokimia melalui analisis korelasi, regresi, dan komparasi sistem buffering. Tanah Renzina yang defisien zinc (16,08–38,44 ppm) menunjukkan efisiensi transfer yang sangat tinggi (48,3–103,5%), sementara Kambisol Eutrik yang kaya zinc (111,73–412,11 ppm) hanya mencapai efisiensi 7,4–19,7%. Model prediktif biogeokimia berdasarkan elevasi menghasilkan koefisien determinasi (R²) sebesar 0,88–0,90. Ditemukan sinergi universal antara zinc dan kalium (r = 0,993) serta pola distribusi nutrisi yang kontras antara kedua sistem tanah. Temuan mengungkap paradoks fundamental di mana tanaman mengembangkan sindrom adaptasi nutrisi yang berbeda: “emergency uptake mode” pada kondisi defisiensi dan “protective regulation mode” pada kondisi kelimpahan. Implikasi dari temuan ini menantang paradigma konvensional hubungan linier antara ketersediaan dan penyerapan nutrisi serta menunjukkan perlunya strategi manajemen nutrisi yang site-specific untuk lanskap heterogen. Penelitian ini menawarkan paradigma baru dalam ilmu tanah dengan menunjukkan sistem tanah-tanaman sebagai unit terintegrasi dengan sifat emergen. Mekanisme homeostasis zinc yang secara fundamental berbeda antara kedua sistem tanah memberikan kontribusi pada pengembangan manajemen nutrisi presisi. Studi lanjutan diperlukan untuk eksplorasi mekanisme molekuler dari sindrom adaptasi nutrisi serta validasi model pada spektrum pedologis yang lebih luas.

Kata kunci: Defisiensi seng, Biogeokimia seng, Adaptasi nutrisi jagung, Sistem tanah Renzina dan Kambisol Eutrik, Manajemen nutrisi spesifik lokasi

Abstract

Zinc deficiency is a global issue affecting over two billion people; however, understanding of how soil-forming factors influence zinc biogeochemistry remains limited. This study aims to analyze the biogeochemical divergence of zinc between Renzina and Eutric Cambisol soils and its implications for the nutrient adaptation strategies of local maize in South Central Timor. A comparative study was conducted on two contrasting soil systems using a natural experiment approach based on an elevation gradient. Soil and maize seed samples were collected using stratified purposive sampling across six elevation zones. Laboratory analyses included soil physicochemical properties and seed nutrient content, with biogeochemical interpretations conducted through correlation, regression, and buffering system comparisons. Zinc-deficient Renzina soils (16.08–38.44 ppm) exhibited exceptionally high transfer efficiency (48.3–103.5%), whereas zinc-rich Eutric Cambisol soils (111.73–412.11 ppm) showed efficiencies of only 7.4–19.7%. Biogeochemical predictive models based on elevation yielded determination coefficients (R²) of 0.88–0.90. A universal synergistic relationship between zinc and potassium (r = 0.993) and contrasting nutrient distribution patterns between the two soil systems were identified. The findings reveal a fundamental paradox wherein plants develop distinct nutrient adaptation syndromes: an "emergency uptake mode" under deficiency conditions versus a "protective regulation mode" under abundance. These implications challenge the conventional paradigm of a linear relationship between nutrient availability and uptake and indicate the necessity for site-specific nutrient management strategies in heterogeneous landscapes. This study introduces a new paradigm in soil science by demonstrating soil-plant systems as integrated units with emergent properties. The fundamentally different zinc homeostasis mechanisms between the two soil systems contribute to the advancement of precision nutrient management. Further research is required to explore the molecular mechanisms underlying nutrient adaptation syndromes and to validate the model across a broader pedological spectrum.

Keywords: Zinc deficiency, Zinc biogeochemistry, Maize nutritional adaptation, Renzina and Eutric Cambisol soil systems, Site-specific nutrient management