© 2003
Enni Suwarsi Rahayu Posted:
Pengantar Falsafah Sains (PPS702)
Program Pascasarjana/S3
Institut Pertanian Bogor
November 2003
Dosen :
Prof.
Dr. Ir. Rudy C. Tarumingkeng (Penanggung Jawab)
Prof. Dr. Ir. Zahrial Coto
PERANAN PENELITIAN ALELOPATI DALAM PELAKSANAAN
LOW EXTERNAL INPUT AND SUSTAINABLE
AGRICULTURE (LEISA)
Oleh :
Enni Suwarsi Rahayu
A361020041/AGR
E-mail:
enni_s_rahayu@yahoo.com
Abstrak
Dalam pertanian mekanisme alelopati diterapkan terutama untuk mengendalikan gulma melalui penggunaan jenis tanaman non-produksi yang alelopatik terhadap gulma tanaman produksi sebagai cover crop, tanaman sela atau mulsa, atau sebagai tanaman kedua dalam sistem rotasi tanam . Selain itu juga dengan mengisolasi alelokimia untuk digunakan sebagai bahan aktif pestisida alami, dan mengembangkan tanaman produksi yang bersifat alelopatik terhadap gulma pesaingnya. Pemanfaatan ini mendukung perwujudan ciri-ciri dan sebagian besar prinsip dasar LEISA, dan dapat dilaksanakan setelah dilakukan serangkaian penelitian yang relevan.
Pendahuluan
Pertanian di daerah tropis pada mulanya bergantung pada sumber daya alam, pengetahuan, keterampilan dan institusi lokal sehingga tercapai keseimbangan antara masyarakat dengan basis sumber daya alam. Akibat jumlah penduduk yang semakin meningkat, maka untuk memenuhi kebutuhan pangan yang semakin meningkat pula, sistem pertanian cenderung berubah ke salah satu dari dua arah, yaitu HEIA atau LEIA. HEIA (High External Input Agriculture) merupakan sistem pertanian yang menggunakan input luar secara berlebihan, sedangkan LEIA (Low External Input Agriculture) merupakan sistem yang memanfaatkan sumber daya lokal yang sangat intensif dengan sedikit atau sama sekali tidak menggunakan input luar sehingga terjadi degradasi sumber daya alam (Reijntjes et al. 1999) .
LEIA dan HEIA merupakan dua sistem pertanian yang bersifat ekstrem dan keduanya mempunyai sejumlah dampak yang merugikan. LEIA pada umumnya dipraktekkan di wilayah miskin, bermasalah, dengan lingkungan fisik serta infrastruktur yang kurang berkembang sehingga tidak memungkinkan pemanfaatan input luar secara luas. Dalam sistem LEIA yang berfungsi baik, tumbuhan dan hewan tidak hanya memiliki fungsi produktif melainkan juga fungsi ekologis, yaitu menghasilkan bahan organik, memompa hara, mengendalikan erosi dan sebagainya sehingga menjamin ketersediaan input dalam. Tetapi fungsi ekologis ini sering lebih rendah dari yang seharusnya karena manusia mengambil bagian produksi dari ekosistem tersebut. Akibatnya produksi tanaman menurun, dan untuk mengimbanginya petani mengeksploitasi lahan mereka sampai melampui kapasitas lahan. Di pihak lain HEIA sangat tergantung pada input luar berupa senyawa kimia sintetis (pupuk, pestisida), benih hibrida, irigasi dan mekanisasi yang membutuhkan bahan bakar minyak. Sistem ini hanya mungkin diterapkan pada daerah yang kondisi ekologinya relatif seragam, berpotensi besar dan mudah dijangkau sistem komunikasi serta transportasi. Pemanfaatan input luar yang berlebihan, walaupun dapat meningkatkan produksi secara signifikan, mengakibatkan pengaruh negatif terhadap kondisi ekologi, ekonomi dan sosial. Revolusi hijau yang merupakan menifestasi dari sistem ini mengakibatkan peningkatan harga pupuk, pestisida kimia dan bahan bakar, namun sebaliknya menurunkan harga komoditas pertanian akibat produksi yang berlebihan. Hal ini tentu saja sangat merugikan petani. Selain itu ketergantungan akan pupuk dan pestisida sintetis semakin meningkat terus menerus dan menimbulkan pengaruh buruk pada keseimbangan lingkungan dan kesehatan manusia.
Adanya sejumlah kelemahan pada dua sistem pertanian di atas mengakibatkan keduanya tidak dapat berkelanjutan, oleh karena itu diusulkan sistem LEISA (Low External Input and Sustainable Agriculture) atau pertanian berkelanjutan dengan input luar yang rendah yang mengoptimalkan pemanfaatan sumber daya alam (tanah, air, tumbuhan, tanaman dan hewan) dan manusia (tenaga, pengetahuan dan ketrampilan) yang tersedia di tempat; dan yang layak secara ekonomis, mantap secara ekologis, adil secara sosial dan sesuai dengan budaya.
Sistem LEISA
LEISA menurut Reijntjes et al. (1999) dan Plucknert dan Winkelmann (1995) tidak bertujuan untuk mencapai produksi maksimal dalam jangka pendek, melainkan untuk mencapai tingkat produksi yang stabil dan memadai dalam jangka panjang. Sistem ini mengacu pada ciri-ciri :
1. berusaha mengoptimalkan pemanfaatan sumber daya lokal dengan mengkombinasikan berbagai komponen sistem usaha tani (tanaman, hewan, tanah, air, iklim dan manusia) sehingga saling melengkapi dan memberikan efek sinergi yang besar,
2. berusaha mencari cara pemanfaatan input luar hanya bila diperlukan untuk melengkapi unsur-unsur yang kurang dalam ekosistem dan meningkatkan sumber daya biologi, fisik dan manusia. Dalam memanfaatkan input luar ditekankan pada maksimalisasi daur ulang dan minimalisasi kerusakan lingkungan
Prinsip-prinsip dasar ekologi pada LEISA berdasarkan Reijntjes et al. (1999) dikelompokkan sebagai berikut:
1. menjamin kondisi tanah yang mendukung pertumbuhan tanaman, khususnya dengan mengelola bahan organik dan meningkatkan kehidupan dalam tanah
2. mengoptimalkan ketersediaan dan menyeimbangkan arus unsur hara, khususnya melalui pengikatan nitrogen, pemompaan unsur hara, dan pemanfaatan pupuk luar sebagai pelengkap
3. meminimalkan kerugian sebagai akibat radiasi matahari, udara dan air dengan pengelolaan iklim mikro, pengeloaan air dan pengendalian erosi
4.
meminimalkan serangan
5. saling melengkapi dan sinergis dalam penggunaan sumber daya genetik yang mencakup penggabungan dalam sistem pertanian terpadu dengan tingkat keanekaragaman fungsional yang tinggi.
Perwujudan pertanian ideal semacam itu akan dipercepat dengan partisipasi bersama antara ilmuwan dan petani. Ilmuwan menyumbangkan hasil pengkajian dan penelitian yang relevan untuk pelaksanaan sistem tersebut, dan petani mengembangkan pengalaman yang dinilai efektif. Selama ini banyak petani yang melakukan kegiatan usaha tani tertentu yang mungkin tidak mereka pahami aspek ilmiahnya, namun secara turun temurun dilakukan karena menunjukkan hasil yang efektif. Petani dan ilmuwan harus bekerja sama agar pengalaman praktis dan pemahaman ilmiah dapat dipadukan sehingga diharapkan efektivitasnya meningkat. Misalnya, salah satu kebiasaan petani mengendalikan gulma dengan memberi mulsa menggunakan organ-organ tumbuhan tertentu sebenarnya merupakan aplikasi dari mekanisme fisiologi tumbuhan, yaitu alelopati, yang mempunyai peluang besar untuk dikembangkan melalui penelitian.
Mekanisme Alelopati
Fenomena alelopati mencakup semua tipe interaksi kimia antar tumbuhan,antar mikroorganisme, atau antara tumbuhan dan mikroorganisme (Einhellig, 1995a). Menurut Rice (1984) interaksi tersebut meliputi penghambatan dan pemacuan secara langsung atau tidak langsung suatu senyawa kimia yang dibentuk oleh suatu organisme (tumbuhan, hewan atau mikrobia) terhadap pertumbuhan dan perkembangan organisme lain. Senyawa kimia yang berperan dalam mekanisme itu disebut alelokimia. Pengaruh alelokimia bersifat selektif, yaitu berpengaruh terhadap jenis organisme tertentu namun tidak terhadap organisme lain (Weston, 1996).
Alelokimia pada tumbuhan dibentuk di berbagai organ, mungkin di akar, batang, daun, bunga dan atau biji. Organ pembentuk dan jenis alelokimia bersifat spesifik pada setiap spesies. Pada umumnya alelokimia merupakan metabolit sekunder yang dikelompokkan menjadi 14 golongan, yaitu asam organik larut air, lakton, asam lemak rantai panjang, quinon, terpenoid, flavonoid, tanin, asam sinamat dan derivatnya, asam benzoat dan derivatnya, kumarin, fenol dan asam fenolat, asam amino non protein, sulfida serta nukleosida. (Rice,1984; Einhellig, 1995b). Pelepasan alelokimia pada umumnya terjadi pada stadium perkembangan tertentu, dan kadarnya dipengaruhi oleh stres biotik maupun abiotik (Einhellig, 1995b).
Alelokimia pada tumbuhan dilepas ke lingkungan dan mencapai organisme sasaran melalui penguapan, eksudasi akar, pelindian, dan atau dekomposisi. Setiap jenis alelokimia dilepas dengan mekanisme tertentu tergantung pada organ pembentuknya dan bentuk atau sifat kimianya (Rice, 1984; Einhellig, 1995b).
Mekanisme pengaruh alelokimia (khususnya yang menghambat) terhadap pertumbuhan dan perkembangan organisme (khususnya tumbuhan) sasaran melalui serangkaian proses yang cukup kompleks, namun menurut Einhellig (1995b) proses tersebut diawali di membran plasma dengan terjadinya kekacauan struktur, modifikasi saluran membran, atau hilangnya fungsi enzim ATP-ase. Hal ini akan berpengaruh terhadap penyerapan dan konsentrasi ion dan air yang kemudian mempengaruhi pembukaan stomata dan proses fotosintesis. Hambatan berikutnya mungkin terjadi dalam proses sintesis protein, pigmen dan senyawa karbon lain, serta aktivitas beberapa fitohormon. Sebagian atau seluruh hambatan tersebut kemudian bermuara pada terganggunya pembelahan dan pembesaran sel yang akhirnya menghambat pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan sasaran.
Penerapan Alelopati dalam Pertanian
Pada ekosistem pertanian alelopati dapat menurunkan atau meningkatkan produktivitas lahan, tergantung pada pembentuk alelokimia (tanaman atau gulma), organisme sasaran dan aktivitasnya. Oleh karena itu penerapannya memerlukan strategi tertentu, yang menurut Einhellig (1995a), dan Caamal-Maldonado et al. (2001) adalah mengendalikan gulma dan atau patogen melalui:
1.
Pola tanam di
lapang. Untuk ini diperlukan tanaman non-produksi (yang selanjutnya disebut
tanaman X), yang bersifat alelopat terhadap gulma atau patogen namun tidak
terhadap tanaman produksi, dan pemanfaatannya melalui: a) rotasi tanam: dengan
menanam tanaman X di antara waktu tanam tanaman produksi, b) cover crop: tanaman X ditanam sebagai tanaman penutup
tanah, c) tanaman sela: X ditanam di antara tanaman produksi, atau d) mulsa: organ tanaman X yang diketahui sebagai pembentuk
alelokimia dijadikan sebagai mulsa. Pemilihan pola tanam didasarkan atas sifat
morfologi dan fisiologi tanaman X, organ pembentuk alelokimia, mekanisme
pelepasan, sifat alelokimia dan sebagainya.
2. Produksi pestisida alami dari alelokimia. Alelokimia yang menghambat gulma atau patogen diformulasi dan diproduksi secara marketable menjadi pestisida alami (herbisida, fungisida, bakterisida dan sebagainya).
3. Pemuliaan tanaman untuk memperoleh kultivar tanaman produksi yang alelopatik bagi gulma pesaingnya. Pada jenis tanaman tertentu mungkin telah ada varitas alami yang bersifat demikian. Bagi jenis tanaman yang belum mempunyai, kultivar seperti ini perlu dikembangkan melalui pemuliaan tanaman secara konvensional (hibridisasi, seleksi, dan identifikasi) maupun non-konvensional (transformasi gen, fusi protoplas, dan lain-lain).
Peranan Penelitian Alelopati dalam
LEISA
Penerapan alelopati dalam pertanian secara
garis besar adalah untuk mengendalikan gulma dan penyakit menggunakan bahan
yang berasal dari tumbuhan atau mikroorganisme. Hal ini sangat sesuai
dengan prinsip LEISA ke-4, yaitu meminimalkan serangan
Pemanfaatan tanaman non-produksi alelopatik melalui rotasi tanam, cover crop, dan tanaman sela dapat berperan ganda. Selain untuk mengendalikan gulma atau patogen, teknik ini dapat mengoptimalkan ketersediaan unsur hara (prinsip LEISA ke-2), karena kedua jenis tanaman tersebut biasanya dipilih yang mempunyai kedalaman akar dan kebutuhan hara yang berbeda, sehingga masing-masing mendapatkan hara dalam jumlah cukup dan tidak terjadi eksploitasi unsur hara. Pemanfaatan sisa organ tanaman tersebut sebagai mulsa juga dapat berperan ganda , yaitu meminimalkan kerugian sebagai akibat radiasi matahari dengan pengelolaan iklim mikro, pengelolaan air dan pengendalian erosi (prinsip LEISA ke-3). Dengan menutup permukaan tanah maka radiasi matahari tidak langsung mengenai tanah sehingga menurunkan suhu tanah, mengurangi evaporasi (penguapan air tanah) dan akibatnya ketersedian air tanah tetap memadai. Mulsa yang berasal dari bahan tanaman juga dapat mencegah erosi, karena humus yang berasal dari mulsa merupakan bahan organik yang memiliki retensi air yang cukup tinggi sehingga air terserap ke dalam tanah dan tidak dapat menghanyutkan permukaan tanah . Hal ini berarti juga mendukung prinsip LEISA ke-1, yaitu menjamin kondisi tanah yang mendukung pertumbuhan tanaman, khususnya dengan mengelola bahan organik.
Tanaman yang bersifat alelopatik dapat diperoleh di lingkungan sekitar. Seperti telah dikemukakan di depan, secara praktis tanpa memahami konsep ilmiahnya, sebenarnya banyak petani telah menerapkan prinsip alelopati dalam kegiatan pertanian. Misalnya yang terjadi di beberapa wilayah Kabupaten Purbalingga Jawa Tengah, petani memanfaatkan kulit buah jengkol yang banyak terdapat di daerahnya dan tidak bernilai ekonomis untuk mengendalikan gulma padi. Hal itu dilakukan dengan menebar kulit buah jengkol pada permukaan sawah. Jadi tanaman yang bersifat alelopatik kemungkinan besar dapat diperoleh di lingkungan sekitar. Hal ini sangat sesuai dengan ciri LEISA, yaitu yang berusaha mengoptimalkan pemanfaatan sumber daya lokal, dan penggunaan input luar hanya bila diperlukan, serta meminimalkan kerusakan lingkungan.
Untuk dapat mewujudkan pemanfaatan alelopati tersebut terlebih dahulu harus dilakukan sejumlah penelitian, antara lain tentang :
Kelompok-kelompok penelitian 1, 2 dan 3 tersebut masing-masing akan mendukung pelaksanaan strategi pemanfaatan alelopati seperti disebutkan di atas, yaitu pola tanam, produksi pestisida alami dari alelokimia, dan pemuliaan untuk memperoleh kultivar tanaman produksi yang alelopatik bagi gulma pesaingnya.
Simpulan
Pemanfaatan mekanisme alelopati terutama untuk mengendalikan gulma dan atau patogen mendukung perwujudan ciri LEISA dan mempunyai efek samping yang sejalan dengan sejumlah besar prinsip-prinsip dasar LEISA. Untuk itu dibutuhkan sejumlah penelitian yang relevan.
DAFTAR PUSTAKA
Caamal-Eldonado JA, Jimenez-Osornio JJ, Torres-Barragin A, Anaya AL. 2001. The use of allelopathic legume cover and mulch species for weed control in cropping system. Agronomy Journal. 93: 1. 27 – 36.
Einhellig FA. 1995a. Allelopathy:
Current status and future goals. Dalam Inderjit, Dakhsini KMM, Einhellig FA
(Eds). Allelopathy. Organism, Processes and
Applications.
Einhellig FA. 1995b.
Mechanism of action of allelochemicals in allelopathy. Dalam Inderjit,
Dakhsini KMM, Einhellig FA (Eds). Allelopathy. Organism, Processes and Applications.
Plucknert, Winkelmann DI. 1992. Technology for sustainable agriculture. Scientific American. 182 – 186.
Reijntjes C, Haverkort B, Waters-Bayers A. 1999. Pertanian Masa Depan. Diterjemahkan
oleh Y. Sukoco.
Rice EL. 1984. Allelopathy. Second
Edition.