Jumlah dan Mutu Produksi Tanaman

Muhammad Hatta

 

Tanaman baik pertumbuhan maupun produksinya dipengaruhi oleh dua faktor, yaitu genetika dan lingkungan tempat tumbuhnya. Untuk mendapatkan pertumbuhan yang baik, maka kedua faktor tersebut harus berada dalam kondisi yang optimum. Demikian pula halnya dengan produksinya, jumlah dan mutu produksi tanaman akan maksimum bila kedua faktor utama tersebut berada dalam kondisi yang optimum. Secara matematis, para ahli pertanian sering menuangkan hubungan penampilan tanaman dengan faktor genetika dan lingkungan ini dalam suatu persamaan P = G + E, di mana P adalah penampilan tanaman (phenotipic), G adalah genetik dan E adalah lingkungan (Environment). Bila salah satu dari kedua faktor tersebut tidak optimum, maka pertumbuhan dan hasil tanaman tidak akan maksimum.

Faktor genetika terkait dengan keanekaragaman hayati (biodiversity). Menurut Mardiastuti (1999), pengertian keanekaragaman hayati adalah kelimpahan berbagai jenis sumberdaya alam hayati (tumbuhan dan hewan) yang terdapat di muka bumi. Semakin tinggi keanekaragaman hayati maka semakin berlimpah pula sumber pilihan yang tersedia. Dengan demikian, bila keanekaragaman hayati tinggi, maka kita bisa memilih untuk mendapatkan tanaman yang terbaik.

Kemampuan kita memilih tanaman ini mempunyai konsekuensi terhadap hasil akhir yang akan kita tuai. Bila susunan gen dari tanaman yang terpilih itu baik dan sesuai dengan lingkungannya, maka baik pulalah penampilan tanaman tersebut. Sebaliknya bila susunan gen tanaman terpilih buruk maka buruk pula penampilan yang akan diperlihatkannya nanti.

Keberadaan faktor genetika dalam fungsinya terhadap fenotipe tanaman adalah tunggal, yaitu hanya susunan gennya yang ada pada tanaman tersebut saja. Tidak lebih dan tidak kurang. Sebaliknya, keberadaan faktor lingkungan adalah jamak. Faktor lingkungan ini bisa berupa lingkungan biotik dan juga lingkungan abiotik.

Lingkungan biotik bisa berupa hama, penyakit, dan gulma. Ada banyak jenis hama dari yang berukuran besar seperti babi (manusia juga termasuk) sampai yang berukuran sangat kecil, seperti tungau. Demikian pula penyakit, banyak dan beragam sekali jumlahnya. Gulma juga tidak kalah beragamnya. Keberadaan makhluk biotik ini umumnya bersifat negatif. Artinya, kehadirannya membawa kerugian bagi pertumbuhan dan hasil tanaman. Kekecualian ada pada beberapa jenis mikroorganisme seperti rizhobium, mikoriza, dan sedikit jenis lainnya.

Lingkungan abiotik dapat dibagi menjadi iklim mikro dan kondisi tanah (media tumbuh tanaman). Iklim mikro ini memiliki banyak sekali unsur-unsurnya. Menurut Encyclopedia Britannica (2012), iklim mikro adalah kondisi iklim dalam wilayah yang relatif sempit, beberapa meter atau kurang di atas dan di bawah permukaan tanah dan dalam kanopi vegetasi. Kondisinya tergantung pada suhu, kelembaban, angin dan turbulen, embun, salju, panas, dan evaporasi. Sepertinya, ada yang kelupaan, cahaya matahari tidak tersebut. Padahal cahaya matahari atau radiasi surya merupakan unsur iklim utama. Menurut Haris 1999, intensistas radiasi surya berpengaruh langsung terhadap perubahan unsur iklim mikro lainnya.

Kondisi tanah atau tempat tumbuhnya tanaman juga berunsur jamak. Setidaknya ada 3 unsur penyusunnya, yaitu hara, air, dan udara. Menurut UmassAmherst (2012) media tumbuh terdiri dari campuran bahan yang menyediakan air, udara dan hara dan juga menopang tanaman. Lebih jauh, hara dan ketersediaannya di dalam tanah sangat kompleks dan dipengaruhi oleh banyak variabel, sebut saja seperti struktur, tekstur, koloid, kelembaban, pH, kation, anion, dan mikroorganisme tanah.

Untuk memprediksi jumlah dan mutu yang dapat diambil dari suatu tanaman, maka semua faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman di atas bisa digunakan. Masalahnya, jumlah faktor yang mempengaruhi fenotipe tanaman tersebut banyak sekali. Model persamaan P = G + E di atas, bila kita perincikan bisa menjadi P = G + E1 + E2 + E3 + … + En, di mana n adalah jumlah anggota dari unsur-unsur faktor lingkungan yang jumlahnya sangat banyak sekali. Dengan sekian banyaknya variabel, maka kegiatan memprediksi menjadi sulit sekali dan mungkin juga kurang berfaedah. Agar berfaedah, maka seyogianya variabel prediktor tidak terlalu banyak. Syukur-syukur bisa hanya satu variabel prediktor saja. Untuk itu, perlu “dicari” sedikit variabel yang kuat dari sekian banyak faktor-faktor yang mempengaruhi fenotipe tanaman.

Dari segi statistika, pemilihan variabel prediktor bisa dilihat dari jenis variabelnya. Ada 2 jenis variabel, yaitu kualitatif dan kuantitatif. Variabel kuantitatif lebih baik digunakan untuk memprediksi daripada variabel kualitatif. Menurut Suriasumantri (1999), variable kuantitatif dapat menghasilkan kesimpulan yang lebih tepat dan lebih cermat. Dengan demikian langkah pertama adalah memungut variabel kuantitatif dan menyingkirkan variabel kualitatif dari model. Menurut Sudjana (1994), ciri variable kuantitatif (yang kontinu) adalah variabel tersebut dapat diukur dengan alat.

Dari sekian banyak variabel kuantitatif yang ada di dalam model, kemudian dipilih hanya beberapa saja yang layak. Variabel yang layak dipilih adalah variabel yang memiliki determinasi dan hubungan yang kuat terhadap fenotipe tanaman. Dalam membangun model pada regresi berganda, kita bisa memilih beberapa variabel yang penting berdasarkan koefisien determinasi dan koefisien korelasi (CoHort Software, 1998). Semakin besar magnitut koefisien determinasi dan korelasi dari suatu variabel, maka semakin kuat pula daya prediksi faktor tersebut terhadap fenotipe (jumlah dan mutu) tanaman. Oleh karena itu, faktor-faktor yang demikian baik digunakan sebagai prediktor.

Masalahnya, bagaimana caranya kita tahu variabel yang mana yang memiliki daya prediksi yang kuat. Secara keilmuan, tidak ada cara lain selain dengan cara empiris, yakni melakukan penelitian lewat eksperimen. Kalau begitu, jawabannya tidak bisa sekarang karena perlu waktu lama untuk melakukan percobaan. Akan tetapi secara deduktif, kita bisa memilih beberapa variabel prediktor dengan menggunakan pendekatan teori atau hukum-hukum yang telah dikembangkan oleh para ahli fisiologi tanaman. Menurut hukum minimum Leibig (1984), pertumbuhan suatu spesies tergantung pada faktor lingkungan yang paling kritis.

Pengertiannya, pertumbuhan dan juga hasil baik jumlah dan mutunya dibatasi oleh faktor lingkungan yang paling kritis. Sebagai contoh, faktor genetika bagus, hara cukup, tetapi air tidak ada, maka air merupakan faktor kritis. Oleh karenanya, penampilan tanaman tergantung pada air yang tidak ada tersebut, ya pertumbuhannya merana atau bahkan tidak bertumbuh sama sekali.

Bila kita lihat secara mendalam, dari sekian banyak faktor yang ada di dalam model, maka barangkali hanya ada 2 variabel yang menjadi faktor yang paling kritis, yaitu cahaya matahari dan suhu. Mengapa demikian, karena kedua variabel tersebut memiliki sumber yang sangat jauh dan tidak terjangkau oleh manusia. Dengan kata lain, kedua variabel tersebut tidak manageable. Maksudnya, kendatipun kita mau, karena sumbernya tidak terjangkau oleh kita, maka kita tidak dapat secara langsung memanipulasinya kepada taraf yang kita maukan. Sebaliknya variable lainnya adalah manageable. Pengertiannya, bila kita mau kita bisa menyediakan faktor-faktor tersebut kepada taraf yang optimum.

Dengan demikian sebenarnya hanya ada 2 variabel yang layak dimasukkan dalam model, yaitu cahaya matahari dan suhu. Kedua variabel ini sering digunakan untuk memprediksi pertumbuhan dan mutu dari suatu tanaman. Suhu pernah digunakan untuk memprediksi waktu pembungaan dan waktu panen. Menurut Syakur et al. (2011), pembungaan dan masak fisiologis tanaman tomat dapat diprediksi dengan menggunakan data iklim mikro (termasuk suhu) dan data parameter pertumbuhan. MacKenzie dan Chandler (2009) juga menggunakan suhu untuk memprediksi hasil tanaman dan ia menemukan bahwa ada hubungan yang nyata antara tren suhu dengan jumlah bunga dan hasil tanaman strawberry.

Berbeda dengan suhu, maka cahaya matahari lebih susah dimanipulasi. Kendatipun sumbernya jauh, suhu masih dimungkinkan untuk dimanipulasi secara langsung. Orang bisa menambah suhu dan juga bisa menurunkan suhu dengan tingkat yang tidak terlalu sulit. Di Eropa, orang membangun rumah kaca untuk meningkatkan suhu agar dapat bertanam. Di Timur Tengah orang bisa juga bertanam dengan membangun rumah tanam dengan berpendingin. Akan tetapi, cahaya matahari sulit dimanipulasi secara langsung.

Cahaya matahari bisa diturunkan intensitasnya dengan berbagai cara. Orang bisa membuat pelindung, membuat atap setengah transparan dan sejenisnya untuk mengurangi intensitas cahaya matahari. Akan tetapi orang tidak bisa (sulit sekali dan perlu biaya yang sangat mahal) menambah intensitas cahaya matahari. Dengan demikian, cahaya matahari merupakan faktor yang paling kritis. Oleh karena itu, pada hakikatnya penampilan tanaman dibatasi oleh cahaya matahari. Gardner et al. (1985) menyatakan bahwa pada hakikatnya jumlah cahaya yang diterima oleh bumi adalah konstan.

Bagi tanaman cahaya matahari merupakan unsur yang sangat penting. Proses fotosintesis yang merupakan reaksi metabolisme pembentukan karbohidrat bergantung sepenuhnya kepada cahaya matahari. Tanpa cahaya matahari, proses fotosintesis tidak akan berlangsung. Salisbury and Ross (1992) menyatakan bahwa reaksi terang dari fotosintesis tidak akan berlangsung tanpa kehadiran cahaya. Karena cahaya matahari yang digunakan untuk fotosintesis sebagian besar diterima dan diserap oleh daun tanaman, maka daun dan keadaan daun tanaman menjadi faktor yang sangat menentukan terhadap jumlah cahaya yang diterima dan diserap oleh tanaman.

Jumlah dan keadaan daun berbeda-beda antara satu tanaman dengan tanaman lain. Ada tanaman yang memiliki daun yang banyak dan sehat, tetapi ada juga tanaman yang memiliki daun sedikit serta berpenyakit. Ada juga tanaman yang kondisi daunnya di antar kedua ekstrim tersebut. Tanaman yang baru tumbuh memiliki daun yang lebih sedikit dibanding tanaman yang telah dewasa. Tanaman yang telah dewasa memiliki daun yang lebih banyak daripada tanaman yang baru bertumbuh. Daun dan kondisi daun tanaman berbeda-beda pada setiap individu sehingga membentuk suatu variabel.

Sebagai organ penting, daun bertanggung jawab terhadap penerimaan dan penyerapan cahaya untuk proses fotosintesis. Seterusnya, semakin giat kegiatan fotosintesis, maka semakin tinggi fotosintat yang terbentuk. Fotosintat berupa karbohidrat menentukan pertumbuhan, hasil, serta mutu produk suatu tanaman. Dengan demikian, secara logika, daun dan keadaan daun sangat menentukan jumlah dan mutu suatu tanaman, sehingga masuk akal bila kita menggunakan variabel daun sebagai indikator untuk menduga jumlah dan mutu yang dapat diambil dari suatu tanaman. Semakin banyak jumlah daun atau semakin luas jumlah permukaan ke seluruhan kanopi daun tanaman sampai batas tertentu, maka semakin tinggi jumlah dan mutu yang dapat diambil dari suatu tanaman. Sebaliknya semakin sedikit luas permukaan daun, maka semakin rendah jumlah dan mutu yang dapat diambil dari suatu tanaman. Jebbouj (2009) mendapatkan bahwa hasil tanaman barley menurun secara signifikan akibat kehilangan tiga helai daun bagian atas.

DAFTAR PUSTAKA

CoHort Software. 1998. CoStat Version 6.311. Monterey, CA, USA.

Encyclopedia Britannica. 2012. Microclimate. (http://www.britannica.com/EBchecked/ topic/380278/microclimate. Diakses 17-9-2012.

Jebbouj, R., Brahim E. Y. 2009. Barley yield losses due to defoliation of upper three leaves either healthy or infected at boot tage by Pyrenophora teres f. teres. European Journal of Plant Pathology. Diakses 18-9-2012.

Gardner. F. P., R. B. Pearce, and R. L. Mitchell. 1985. Physiology of Crop Plants. Iowa State University Press, Iowa. Universitas Indonesia, Jakarta. 326 pp.

Haris B., A. 1999. Karakteristik iklim mikro dan respon tanaman padi gogo pada pola tanam sela dengan tanaman karet. Ringkasan Tesis. Program Pasca Sarjana Institute Pertanian Bogor. Repository.ipb.ac.id/bitstrean/handle/123456789/…/1999ahb_abstract.pdf?… Diakses 17-9-2012.

Mardiastuti (1999). Keanekaragaman Hayati: Kondisi dan permasalahannya. Yayasan BioCommunica, Bogor. Hlm. 1-8.

Salisbury. F. B. and C.W. Ross. 1992. Plant Physiology. Fourth edition. Wadsworth Publishing Company. Belmont, California.

MacKenzie, S.J. and C. K. Chandler. 2009. A Method to Predict Weekly Strawberry Fruit Yields from Extended Season Production Systems. Agronomy Journal 101(2): 279 – 287.

Sujana. 2002. Metoda Statistika. Tarsito Bandung.

Suriasumantri, J.S. 1999. Filsafat Ilmu, Sebuah Pengantar Populer. Pustaka Sinar Harapan, Jakarta.

Syakur, A., Y. Koesmaryono, H. Suhardiyanto, dan M. Ghulamahdi. 2011. Analisis iklim mikro di dalam rumah tanaman untuk memprediksi waktu pembungaan dan matang fdiologis tanaman tomat dengan menggunakan metode artificial neutral network. Agroscientiae 18(2): 94 – 100.

UmassAmherst. 2012. Effects of growing media characteristics on water and nutrient management. http://extension.umass.edu/floriculture/bmb/effects-growing-media-on-water-nutrient-management. Diakes 17-9-2012.

UPI (2012). “Hukum” minimum dari Justus Von Liebig (1840). File.upi.edu/../hk,teori.pdf. Diakses 18-9-2012.

Produksi tanaman pada lahan basah

Muhammad Hatta

Pendekatan apa yang dapat dilakukan untuk meningkatkan produksi tanaman pada lahan basah?

Tanaman sangat dipengaruhi oleh keadaan media tempat tumbuhnya. Secara konvensional, media tempat tumbuh tanaman adalah lahan yang dapat berupa kering dan basah. Umumnya lahan kering dapat menyediakan segala kebutuhan tanam lebih baik dibanding lahan basah. Pada lahan kering, unsur hara dan oksigen yang dibutuhkan tanaman tersedia dalam jumlah yang cukup banyak di lahan kering. Demikian pula, air juga cukup tersedia di lahan kering, asal ada cukup hujan atau diberi pengairan secukupnya. Sebaliknya, pada lahan basah, ketiga unsur tersebut (unsur hara, oksigen, dan air) kurang tersedia.

Apa yang dimaksud dengan lahan basah. Lahan basah diambil dari istilah Inggris wetland, yang menurut Kamus Merriam-Webster (2012) berarti lahan atau areal seperti rawa atau paya yang kadang-kadang tergenang oleh air yang dangkal atau yang mempunyai tanah yang dipenuhi air. Menurut Ramsar (2012) lahan basah dalam pasal 1.1 dari Konvensi Ramsar menetapkan bahwa lahan basah adalah daerah paya, rawa, lahan gambut atau perairan, baik alami maupun buatan, permanen atau sementara, dengan air yang diam atau mengalir, segar, payau atau asin, termasuk daerah perairan laut dengan kedalaman pada saat surut tidak melebihi enam meter.

Lahan basah, apalagi pada saat tergenang air, memiliki kondisi tanahnya yang tidak ideal bagi tanaman. Pada lahan basah, tanah memiliki unsur yang tidak proporsional. Tanah yang ideal memiliki bagian padat, bagian cair, dan bagian udara yang berimbang. Pada lahan basah hanya tinggal bagian padat dan bagian cairnya saja, karena bagian udaranya telah diisi oleh air. Pori makro hilang sekaligus mengusir udara (O₂) yang diperlukan oleh tanaman untuk respirasi, dari dalam tanah.

Ironisnya, air yang berlebihan yang terdapat dalam tanah justru tidak dapat dipakai oleh tanaman karena akar tidak mampu menyerap air secara aktif. Tanpa O₂ (hipoksia), sel-sel akar tidak dapat bertahan hidup lama, hingga akhirnya mati. Sel-sel akar yang sekarat atau bahkan mati itu, terutama sel-sel xylemnya tidak dapat melakukan penyerapan air secara aktif sehingga air tidak terserap dan terangkut ke bagian atas tanaman. Menurut Parent et al. (2008), kondisi terbatasnya O₂ secara dramatis akan mempengaruhi pertumbuhan, perkembangan, dan keberadaan tanaman.

Bagaimana dengan unsur hara di lahan basah. Keberadaan air yang sangat banyak di dalam tanah memiliki pengaruh buruk terhadap kondisi unsur hara, baik bentuknya maupun ketersediaannya secara fisik. Beberapa unsur hara mengalami perubahan bentuk, seperti unsur nitrogen, berganti bentuk dari NO₃⁺ menjadi NH₄^–. Perubahan bentuk ini menyebabkan tanaman umumnya tidak dapat menyerapnya, kecuali hanya beberapa tanaman saja yang bisa, seperti padi. Demikian pula secara fisik, air yang terlalu banyak di permukaan tanah dapat menyebabkan terjadinya pencucian unsur hara dari top soil. Pencucian ini menyebabkan berkurangnya konsentrasi unsur hara sehingga tidak mencukupi untuk memenuhi kebutuhan pertumbuhan dan produksi tanaman yang tumbuh di atasnya.

Untuk lebih rinci mengenai keadaan unsur hara pada lahan basah, ada baiknya kita melihat hasil penelitian yang dilakukan oleh Edem dan Ndaeyo pada tahun 2007 di Negeria. Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa lahan basah memiliki banyak masalah. Berikut adalah masalah-masalahnya.

Pertama adalah pH. Pada saat basah, pH tanahnya netral, yaitu 6,4, tetapi menjadi ektrim sangat asam, yaitu 3,5 ketika kering. Berikutnya adalah N total juga rendah. Kandungan kation dasar seperti Ca, Mg, K, dan Na juga rendah. Sebaliknya, kation asam seperti Al dan H tinggi. Rasio Ca:Mg berada di bawah ambang batas optimum di mana rasio optimum itu 3:1 ampai 4:1 untuk kebanyakan tanaman. Rasio Mg:K di atas 1,2 di mana di bawahnya bisa menyebabkan hasil tanaman seperti jagung dan kedelai bisa berkurang. Kapasitas tukar kation juga rendah, yaitu di bawah 20cmol/kg. Persen kejenuhan basa juga rendah, yaitu < 38, yang menunjukkan bahwa tanah kurang subur. Jumlah Al-dd dan Al jenuh juga tinggi, di atas 60%. Nilai daya hantar listrik di atas nilai kritis 2 dsm^-1, sementara persen Na-dd kurang dari 0,15. P tersedia juga rendah, yakni < 10 ppm dan rasio Fe2O3/liat bebas < 0,15.

Setelah melihat permasalahan lahan basah secara umum, maka beberapa skenario dapat dibuat. Skenario ini dapat dijalan secara sendiri atau bersama-sama. Skenario yang pertama adalah mengurangi air dan menambah tanah.

Karena masalah pada lahan basah adalah adanya air yang berlebihan, maka solusinya tentulah menguranginya dari lahan tersebut. Ada beberapa cara yang dapat dilakukan, di antaranya melakukan penimbunan seluruh lahan dengan tanah agar permukaan tanah lebih tinggi dari permukaan air. Cara ini praktis dan cepat karena begitu lahan selesai ditimbun dengan tanah, maka lahan tersebut segera dapat ditanami dengan tanaman, sebagaimana layaknya lahan kering. Namun, cara ini memiliki dampak buruk terhadap ekosistem lahan basah tersebut. Menurut Lee dan Lee (2007) penimbunan lahan basah dapat mengganggu keseimbangan air dan berikutnya dapat mengganggu reproduksi ikan dan organisme perairan lainnya yang hidup di daerah itu.

Cara lain yang lebih moderat adalah menambah permukaan tanah di sebagian lahan saja. Tanah ditimbun di bagian tertentu, yaitu hanya pada tempat tegaknya tanaman saja. Dengan demikian, bagian lahan yang lain tetap basah sebagaimana biasanya. Cara ini cocok untuk tanaman keras yang jarak tanamnya relatif renggang, tetapi kurang cocok untuk tanaman semusim yang jarak tanamnya sempit. Namun dari sudut pandang kelestarian lingkungan, cara ini lebih aman dibanding cara menimbun areal seluruhnya karena cara ini relatif tidak terlalu mengganggu keseimbangan air sebagaimana cara timbun seluruh areal. Ekosistem perairannya relatif tetap terjaga.

Cara lain yang sering dilakukan adalah membuat saluran drainase untuk membuang atau mengalirkan air yang berlebihan ke daerah lain. Dengan drainase yang baik, lahan basah dapat diubah menjadi lahan kering. Namun demikian, hilangnya air dari lahan tidak serta merta menghilangkan masalah pada lahan basah. Tanah yang tiba-tiba kering pada lahan basah mempunyai pH tanah yang sangat ekstrim rendah. Keasaman yang ekstrim ini memiliki banyak konsekuensi kimia yang buruk terhadap ketersediaan unsur hara. Menurut McKenzie (2003), pH rendah apalagi ekstrim rendah akan menurunkan ketersediaan unsur hara makro P dan K serta unsur hara mikro seperti Mn, Fe, Cu, Zn, dan B. Oleh karena itu, pembuatan saluran drainase harus juga diiringi dengan pembuatan saluran irigasi agar tanah yang kering dapat segera diberi air.

Pendekatan lain adalah memilih tanaman yang cocok di tanam di lahan basah. Kendati hanya sedikit jumlahnya, tetapi ada tanaman tertentu yang dapat bertumbuh dan berproduksi dengan baik di lahan basah. Misalnya padi. Padi sebenarnya bukan tanaman air tetapi padi dapat tumbuh dan berproduksi dengan baik di lahan yang tergenang air. Banyak varietas padi telah dikembangkan dengan spesifikasi yang beragam pula. Ada yang cocok untuk lahan kering, yang sering disebut varietas padi gogo, ada yang cocok untuk lahan basah yang permanen tergenang air, dan ada pula yang cocok untuk lahan kering-basah. Pilihan lain adalah menanam tanaman lain selain padi, seperti tanaman hutan untuk kayu, buah-buahan, dan hias dan obat-obatan. Teratai misalnya merupakan tanaman lahan basah yang potensial karena menurut Smallcrab (2012) seluruh bagian tanaman teratai dapat digunakan sebagai obat. Pilihan lain, Mdc (2012) menyebut beberapa jenis tumbuhan yang dapat hidup dengan baik di lahan basah seperti bald cypress, tupelo, sweet-gum, oak, pecan, dan nuts.

Alternatif lain yang sangat menjanjikan adalah melakukan budi daya tumpang sari, yaitu melakukan beragam aktivitas pertanian (multikultur) pada waktu dan tempat yang sama sekaligus. Misalnya mina padi, sambil menanam padi, petani juga menabur benih ikan di lahan basah tersebut. Menurut Warsawa (2012) sistem tanam tumpang sari mempunyai banyak keuntungan yang tidak dimiliki pada pola tanam monokultur. Beberapa keuntungan pada pola tumpang sari antara lain: 1) akan terjadi peningkatan efisiensi (tenaga kerja, pemanfaatan lahan maupun penyerapan sinar matahari), 2) populasi tanaman dapat diatur sesuai yang dikehendaki, 3) dalam satu areal diperoleh produksi lebih dari satu komoditas, 4) tetap mempunyai peluang mendapatkan hasil manakala satu jenis tanaman yang diusahakan gagal dan 5) kombinasi beberapa jenis tanaman dapat menciptakan beberapa jenis tanaman dapat menciptakan stabilitas

biologis sehingga dapat menekan serangan hama dan penyakit serta mempertahankan kelestarian sumber daya lahan dalam hal ini kesuburan tanah.

Dari uraian di atas, maka produksi lahan basah dapat ditingkatkan dengan beberapa pendekatan, antara lain dengan reklamasi fisik berupa penimbunan lahan dengan tanah mineral, seluruhnya atau sebagian. Opsi lain adalah membuat drainase atau membuang air dari lahan basah dengan catatan harus diikuti oleh perlakuan lain seperti mempertahankan bahan organik yang cukup, memberikan kapur, menambah pupuk organik dan anorganik. Ketiga, pilihan berikutnya adalah membudidayakan tanaman yang sesuai dengan kondisi lahan basah, seperti padi dan teratai. Terakhir tapi bukan terpaksa adalah melakukan budi daya tumpang sari, seperti mina padi, yaitu menanam padi sembari memelihara ikan.

DAFTAR PUSTAKA

Edem, S.O. and N. U. Ndaeyo. 2007. Fertility status and management implications of wetland. Soils for sustainable crop production in Akwa Ibom State, Nigeria. Springer Science+Business Media B.V. pp. 393 – 406.

Lee, G. F. and A. J. Lee. 2007. Potential Impacts of Landfills. www.gfredlee.com. Diakses 20-9-2012.

McKenzie, R. H. 2003. Soil pH and plant nutrients. Alberta. Agric.gov.ab.ca/. Diakses 20-9-2012.

Mdc. 2012. Wetland values. htpp://mdc.mo.gov/landwate. Diakses 20-9-2012.

Merriam-Webster. 2012. Dictinary. Merriam-Webster, Inc.

Parant, C., N. Capelli, A. Berger, M. Crevecoeur, J. F. Dat. 2008. An overview of plant response to soil waterlogging. Plant Stres 2(1): 20 – 27.

Ramsar. 2012. Laporan kegiatan, peringatan hari lahan basah sedunia 2 Februari 2012. www.ramsar.org/…/Indonesia_report. Diakses 24-9-20012.

Smallcrab. 2012. Khasiat bunga teratai. http://www.smallcrab.com/kesehatan/163-khasiat-bunga-teratai.

Warsawa. 2012. Introduksi teknologi tumpangsari jagung dan kacang tanah. http://www.litbang.deptan.go.id/artikel/one/234/pdf/Introduksi%20Teknologi%20Tumpangsari%20Jagung%20dan%20Kacang%20Tanah.pdf. Diakses 21-9-2012

PERTANIAN DAN TANAMAN TRANSGENIK: RESIKO DAN MANFAATNYA

By Umesh Prasad Shrivastava

 

disarikan oleh

Muhammad Hatta

Tulisan ini diangkat dari artikel yang berjudul “TRANSGENIC PLANTS: REVIEW ON RISKS AND BENEFITS IN THE ENVIRONMENT OF DEVELOPING COUNTRIES” oleh Umesh Prasad Shrivastava. Tulisan ini tidak menyajikan seluruh isi artikel, tetapi hanya sebagian saja dari artikel aslinya.

Pendahuluan

Organisme transgenik, disebut juga sebagai organisme-yang-dimodifikasi-secara-genetik (OMG), umumnya diproduksi dengan menerapkan teknik-teknik rekayasa genetika atau modifikasi bahan genetik tanaman (Skerritt, 2000). Secara sederhana, modifikasi genetik dapat didefinisikan sebagai tranfer bahan genetik dari spesies yang berbeda (tumbuhan, bakteri atau hewan) atau dari gen yang disintesis secara kimiawi ke dalam tanaman sasaran. Rekayasa genetika tanaman pertama yang sukses dilaporkan pada tahun 1983. Tanaman berdaun lebar seperti tembakau dan tomat dapat dimodifikasi dengan mudah, tetapi tidak ada laporan keberhasilan transformasi genetik pada tanaman biji-bijian seperti padi dan jagung sampai akhir tahun 1980-an.

Transformasi genetik yang berhasil pada tanaman barley dan gandum baru terjadi pada pertengahan 1990-an (Skerritt, 2000). Gen (sebagai bagian dari kromosom daripada sebagai gen tunggal) secara spontan ditransfer dari tanaman rumput seperti Agropyron ke gandum dan varietas turunannya digunakan untuk makanan manusia tanpa kontroversi. Teknik lain seperti penggunaan kultur jaringan tanaman, mutasi induksi, haploid ganda dan hibrida F1 juga melibatkan campur tangan pemuliaan alami tetapi tidak terjadi kontroversi. Hal yang membedakan tanaman rekayasa genetika adalah gen sasaran yang akan digunakan dan fakta bahwa gen sasaran tidak dibatasi hanya berada pada spesies yang sama. Sesungguhnya, potensi untuk bisa menggunakan gen manusia atau hewan pada tanaman merupakan contoh potensi teknologi. Namun demikian, ada kemungkinan bahwa penggunaan yang demikian memiliki dampak negatif pada persepsi publik terhadap rekayasa genetika.

Status tanaman transgenik yang ditanam di lapangan saat ini

Penanaman komersial tanaman transgenik pertama dimulai pada tahun 1995 dan pada tahun 2000, 44,2 juta ha tanaman transgenik telah ditanam di 13 negara (James, 2001). Penggunaan teknologi ini hanya meningkat 11% di seluruh wilayah tersebut pada tahun 1999 dan pada tahun 2000 meluas dengan sangat cepat (84%) di negara-negara berkembang. Di seluruh dunia, tanaman transgenik paling banyak ditanam di negara-negara maju (76% dari total luas) dan 24% di negara-negara berkembang. Sebagian besar daerah menanam empat jenis tanaman, yaitu kedelai (58%), jagung (23%), kapas (12%) dan canola (7%). Daerah pertanaman untuk kedelai dan kapas transgenik meningkat sejak tahun 1999, tetapi jagung dan canola menurun (James, 2001).

Meskipun banyak sifat telah dimasukkan ke dalam banyak spesies tanaman, tetapi hanya sedikit pada tanaman komersial, sebagian besar sifat tahan terhadap herbisida dan tahan terhadap serangga. Pada tahun 2000, 74% dari seluruh tanaman transgenik adalah tahan herbisida, toleran serangga 19% dan 7% mengandung kedua sifat tersebut. Kedelai tahan herbisida adalah tanaman transgenik yang paling banyak ditanam (59% dari area yang ditujukan untuk tanaman transgenik) dan jagung tahan insekta adalah nomor dua (15% dari area global).

Saat ini, ada kerangka berpikir yang kurang tepat sehingga dapat mengaburkan penilaian, aplikasi komersial potensial, dan evaluasi dari teknologi ini. Ketika para pihak industri tanaman transgenik diminta untuk menilai konsekuensi lingkungan yang potensial dari produk mereka, hasilnya tidak mengesankan (Purrington dan Bergelson, 1995). Dengan demikan, ada kebutuhan untuk membuat kerangka berpikir konseptual dan melibatkan lebih banyak ahli ekologi.

Penilaian risiko lingkungan dalam bingkai ekologi

Saat ini telah disadari bahwa bidang pertanian juga merupakan bagian dari "teater ekologi" di mana "permainan evolusi" terus dimainkan (Hutchinson, 1965). Ketika tanaman transgenik ditanam di lapangan, maka tanaman tersebut berinteraksi dengan banyak spesies lain yang tumbuh di sekitar lingkungan tersebut dan melakukan proses ekologi di lapangan pertanian. Sangat alami, tanaman ini adalah "aktor" alam yang memainkan peran penting dalam "teater ekologi." Peran yang dimainkan bersama-sama dengan tanaman transgenik, memunculkan sejumlah pertanyaan, yang disebutkan di bawah ini.

1. Herbivora yang makanannya bergantung pada tanaman tersebut di atas atau di bawah tanah. Bagaimana pengaruhnya terhadap herbivora non-target (dan keanekaragaman hayati)?

2. Tanaman lain, apakah satu jenis atau individu dari spesies lain ? Bagaimana dengan invasi dan transfer gen?

3. Musuh alami organisme ini. Apa konsekuensi dari pengendalian hama alami?

4. Penyerbuk pada bunga mereka. Apa konsekuensi potensial terhadap serangga penyerbuk?

5. Simbion yang hidup di zona akar, seperti mikoriza atau bakteri pengikat nitrogen. Bagaimana mereka berinteraksi?

6. Detritivore dan pengurai yang memakan bagian tanaman mati. Bagaimana hal ini mempengaruhi proses ekologi tanah dalam mempertahankan kesuburan tanah, siklus hara dan pertumbuhan tanaman?

Pengaruhnya terhadap keanekaragaman hayati

Di daerah pertanian intensif, terutama di belahan bumi utara, pertanian merupakan faktor manajemen lingkungan yang signifikan, dan banyak keanekaragaman hayati pada negara-negara itu ada pada lapangan pertanian budidaya (Krebs et al., 1999). Oleh karena itu, perubahan pola manajemen pertanian memiliki konsekuensi yang signifikan bagi keanekaragaman hayati di negara-negara tersebut.

Tanaman tahan herbisida diproyeksi akan memungkinkan pengendalian gulma lebih efisien. Keberatan terhadap kondisi ini mulai ada, terutama di Inggris, yang menekankan konsekuensi negatif pada keanekaragaman hayati di pedesaan. Penjelasan yang diajukan adalah hanya sedikit tanaman biji-bijian yang dapat bertahan hidup untuk menyediakan sumber daya bagi banyak organisme mulai dari invertebrata sampai burung. Kemungkinan pengaruh dari skenario seperti itu didekati dengan pemodelan (Watkinson et al., 2000). Mereka mendebat dengan menggunakan model gulma (Chenopodium album) dan burung penyanyi (skylark, Alauda arvensis) di lapangan untuk memprediksi dampak tanaman gula bit yang tahan herbisida terhadap keanekaragaman hayati pada umumnya. Hasilnya menunjukkan bahwa ada potensi pengaruh negatif yang signifikan terhadap burung pemakan bijian. Keprihatinan tersebut mendorong pemerintah Inggris melarang menanam tanaman transgenik secara komersial dan mulai melakukan pengujian sekala lapangan selama 4 tahun untuk mempelajari apa pengaruh tanaman transgenik tahan herbisida terhadap keanekaragaman hayati (Firbank et al., 1999). Sejauh ini, hasil kajian yang dipublikasikan dari pengaruh tanaman transgenik terhadap keanekaragaman hayati rada tidak sempurna (Hilbeck et al., 2000).

Konsekuensi dari perlarian gen dan agresi

Perlarian gen diakui sebagai bahaya yang berpotensi (Wolfenbarger & Phifer, 2000). Ini dapat terjadi akibat adanya kemungkinan kawin silang dan hibridisasi dengan kerabat liarnya (Elstrand et al., 1999). Konsekuensi ekologisnya bisa menjadi serius jika terjadi perubahan sifat kejaguran atau agresi dari tanaman transgenik. Agresi telah diakui sebagai ancaman utama di Selandia Baru, tetapi agresi juga terjadi di seluruh dunia (Vitousek et al., 1997a). Data yang berkaitan dengan kejaguran atau agresi dari tanaman rekayasa genetika masih langka. Tanaman canola yang mengandung gen Bt-toksin memiliki kejaguran pada kondisi adanya serangga herbivora (Stewart et al., 1997). Dalam sebuah studi jangka panjang terhadap daya bertahan hidup di alam liar dan agresi tanaman tahan herbisida di daerah yang berbeda dari Kepulauan Inggris, didapatkan bahwa tidak ada galur tanaman rekayasa genetika bisa bertahan hidup lebih lama dari 4 tahun bila ditanam di habitat alami (Crawley et al, 2001.). Namun, keberhasilan agresi terkait dengan skala dan agak sulit untuk memprediksi konsekuensinya pada pertanaman skala luas dari tanaman transgenik dari studi skala yang terbatas.

Pengaruhnya terhadap musuh alami

Tanaman tahan insekta targetnya adalah untuk mengurangi kepadatan serangga tertentu yang makan tanaman itu. Akan tetapi, serangga ini juga berfungsi sebagai mangsa dari berbagai musuh alami. Pengaruh potenial yang penting dari tanaman transgenik adalah konsekuensi dari terjadinya perubahan keberadaan dan kepadatan mangsa bagi musuh alami. Jika kepadatan mangsa berkurang, maka pengaruh aliran langsungnya adalah berkurangnya juga kepadatan musuh alami mereka. Kentang transgenik yang mengendalikan kumbang kentang Colorado mungkin bertanggung jawab atas penurunan predator kumbang tanah (Riddick et al., 1998).

Insekta predator dan parasitoid juga sensitif terhadap kualitas mangsanya di satu sisi dan di sisi lain, tanaman menentukan kualitas mangsa. Dengan demikian, terjadi tiga arah interaksi di lapangan (Price et al, 1980.). Banyak contoh tersebut diakui terjadi di lingkungan tanaman transgenik atau lingkungan yang serupa. Sebagi contoh, lebah parasitoid Eulophus pennicornis telah berkurang kemampuan parasitnya terhadap inang cacing-buah-tomat (Lacanobia oleracea) dari tanaman kacang buncis yang mengandung inhibitor tripsin (Bell et al., 2001). Parasitoid juga dapat bereaksi tingkat perilakunya terhadap tanaman inang yang berasal dari tanaman transgenik (Schuler et al., 1999).

Kumbang dewasa, ketika diberi kutu daun yang dipelihara pada kentang transgenik (mengekspresikan lektin snowdrop), mengalami pengaruh negatif. Betina dewasa (tapi tidak yang jantan) umurnya berkurang, peletakan telur dan viabilitas telur menurun (Birch et al, 1999.). Menariknya, larva kumbang yang sama t tidak menderita konsekuensi yang sama (Down et al., 2000).

Dalam kasus lain, kumbang tanah dewasa memakan lebih sedikit mangsa ulatnya ketika mangsanya ini dipelihara pada diet yang mengandung inhibitor proteinase vs diet normal. Pengaruh ini berlangsung lebih lama daripada paparan sebenarnya terhadap mangsa yang dimanipulasi dan tergantung pada usia (Jørgensen & Lovei, 1999). Inhibitor proteinase tampaknya mempengaruhi kesesuaian herbivora sebagai mangsa dari predator ini.

Pengaruhnya terhadap penyerbuk

Lebih dari 25% tanaman pangan dunia diserbuki oleh hewan. Organisme penyerbuk di daerah beriklim dingin sebagian besar adalah serangga, yaitu lebah dan tawon (Buchmann & Nabham 1996). Mereka bisa menjadi agen penyebar serbuk sari dan terpapar ke setiap produk transgenik yang ada dalam serbuk sari atau nektar. Lebah dan tawon dapat dipengaruhi oleh produk transgenik (Malone et al, 2001.), Dengan demikian, studi sistematis terhadap penilaian risiko lingkungan tanaman transgenik tampaknya penting, yang dapat menyakinkan kita bahwa layanan ekosistem tidak dalam keadaan rusak (Lovei et al. , 2001).

Pengaruhnya terhadap organisme tanah dan dekomposer

Bt-toksin dilaporkan terdapat dalam eksudat akar jagung Bt-transgenik. Konsentrasinya cukup untuk membunuh serangga, (Saxena et al., 2000). Akibatnya untuk masa jangka panjang masih belum diketahui. Pengaruh sementara dan perubahan signifikan telah dilaporkan terhadap populasi protozoa dalam tanah pada galur kentang rekayasa genetik (Griffiths et al., 2000). Pemeliharaan kesuburan tanah tergantung pada proses biologi, oleh karenanya pengujian pengaruh tanaman transgenik terhadap proses dalam tanah menjadi sangat penting.

Banyak aktor berperan serta dalam proses ekologis yang berguna dan diperlukan untuk produksi pertanian. Proses ini disebut ‘jasa ekosistem’ (Lovei, 2001). Kerangka pikir dari ‘jasa ekosistem’ ini akan berguna dalam rangka untuk membuat konsep penilaian risiko lingkungan dari tanaman transgenik.

Pengaruhnya terhadap organisme non-target

Organisme bukan target yang memakan tanaman dapat dipengaruhi oleh tanaman tahan insenkta. Misalnya, serbuk sari jagung transgenik, yang diletakkan pada daun milkweed dapat menyebabkan kematian larva kupu-kupu raja (Danais plexippus) (Losey et al., 1999), yang merupakan spesies yang penting pada konservasi alam di Amerika Serikat. Penelitian ini memberikan dampak yang berbahaya bagi jenis lainnya, yang menunjukkan bahwa serbuk sari alami dapat menyebabkan kematian yang signifikan (Hansen Jesse dan Obrycki, 2000). Akan tetapi, larva dari swallowtail hitam (Papilio polyxenes) tidak sensitif terhadap serbuk sari jagung transgenik (Wraight et al., 2000).

Manfaat ekologi potensial

Evaluasi dampak lingkungan dari organisme transgenik sering berpusat pada risiko yang menyertainya. Hal ini dapat dibenarkan, karena setiap, teknologi baru dalam skala besar memang memiliki risiko dan konsekuensi yang tidak terduga. Namun, sejumlah argumen memperlihatkan adanya dampak lingkungan positif dari produksi skala besar tanaman transgenik (Wolfenbarger dan Phifer, 2000).

Mengurangi dampak lingkungan dari pestisida

Herbisida dan pestisida memiliki potensi bahaya bagi pencemaran lingkungan, sementara tanaman transgenik dapat menurunkan penggunaan bahan kimia berbahaya bagi lingkungan untuk mengendalikan gulma dan hama. (Wolfenbarger dan Phifer, 2000). Sebagai contoh, berkurang frekuensi perlakuan dapat membawa berkurangnya pencemaran pestisida jika paralel dengan berkurangnya jumlah pestisida dan herbisida yang digunakan. Konflik klaim telah banyak terjadi tentang pengaruh tanaman toleran herbisida di Amerika Serikat (Carpenter dan Gianessi, 2000). Dengan tidak adanya dokumentasi yang diterbitkan di mana asumsi dan validitas dari argumen tersebut dapat diperiksa, maka tidak ada kesimpulan yang bisa ditarik (Wolfenbarger dan Phifer, 2000).

Peningkatan hasil

Jika hasil panen meningkat, maka sedikit daerah budidaya diperlukan untuk menghasilkan jumlah pangan yang dibutuhkan oleh manusia. Hal ini dapat mengakibatkan berkurangnya tekanan terhadap lahan yang belum ditanami dan memungkinkan bisa lebih banyak lahan dibiarkan untuk konservasi. Manfaat lingkungan yang potensial ini mungkin sangat besar terjadi di negara-negara berkembang di mana sebagian besar peningkatan produksi pertanian dihasilkan dari pembukaan daerah-daerah baru.

Konservasi tanah

Tanaman toleran herbisida memungkinkan petani untuk meninggalkan penggunaan herbisida pra tumbuh. Pergeseran ke pengendalian gulma pascatumbuh ini dapat meningkatkan praktek pengolahan tanpa olah dan konservasi tanah, menurunkan erosi tanah, kehilangan air, dan meningkatkan bahan organik tanah (Cannell dan Hawes, 1994).

Fitoremediasi

Penekanan diberikan dalam perbaikan pencemaran tanah dan air in situ dengan tanaman transgenik dan mikro-organisme. Tanaman transgenik dapat menyerap logam berat dari tanah (Gleba et al., 1999) atau mendetoksifikasi polutan (Bizily et al., 2000). Hal ini belum digunakan secara luas, sehingga dampak lingkungannya belum banyak diteliti.

Kesimpulan

Berbagai tanaman transgenik telah diproduksi dengan menggunakan berbagai teknik. Tanaman ini berinteraksi dengan organisme lain dan lingkungan pertanian. Akan tetapi, budidaya tanaman ini menjadi bahan perdebatan. Berbagai pertanyaan tentang faktor risiko telah diajukan oleh banyak penulis, misalnya masalah yang terkait dengan konsekuensi dari perlarian gen, dampak negatif terhadap keanekaragaman hayati, musuh alami, penyerbuk, organisme tanah, pengurai dan berbagai organisme bukan-sasaran. Di sisi lain, pendukungnya memberikan penekanan dalam mendukung tanaman transgenik dan mengemukakan manfaatnya, misalnya berkurangnya dampak lingkungan dari pestisida dan insektisida, meningkatnya hasil, konservasi tanah dan air, dan fitoremediasi.

DAFTAR PUSTAKA

Bell, H.A., Fitches, E.C., Down, R.E., Ford, L., Marris, G.C., Edwards, J.P. et al.. (2001). Effect of cowpea trypsin inhibitor (CpTI) on the growth and development of the tomato moth Lacanobia oleracae (Lepidoptera: Noctuidae) and on the success of the gregarious ectoparasitoid Eulophus pennicornis (Hymenoptera: Eulophidae). Pest Management Science, 57, 57-65.

Birch, A.N.E., Geoghean, I.E., Majerus, M.E.N., McNicol, J.W., Hackett, C.A., Gatehouse, A.M.R. et al.. (1999). Tri-trophic interactions involving pest aphid, predatory 2-spot ladybirds and transgenic potatoes expressing snowdrop lectin for aphid resistance. Molecular Breeding, 5, 75-83.

Bizily, S.P., Rugh, C.L. & Meagher, R.B. (2000) Phytodetoxification of hazardousorganomercurials bygenetically engineered plants. Nature Biotechnology, 18, 213- 217.

Buchmann, S.L. & Nabham,G.P. (1996). The forgotten pollinators. Washington, D.C.: Island Press.

Cannell, R.Q. & Hawes, J.D. (1994). Trends in tillage practices in relation to sustainable crop production with special reference to temperate climates. Soil Tillage Research, 30, 245 – 282.

Carpenter, J. & Gianessi, L. (2000). Herbicide use on roundup ready crops. Science, 287, 803-804.

Crawley, M.J., Brown, S.L., Hails, R.S., Kohn, D.D. & Rees, M. (2001). Transgenic crops in natural habitats. Nature, 409, 682-683.

Down, R.E., Ford, L., Woodhouse, S.D., Raemaekers, R.J.M., Leitch, B., Gatehouse, J.A. et al.. (2000) Snowdrop lectin (GNA) has no acute toxic effects on a beneficial insect predator, the 2-spot ladybird (Adalia bipunctata L.). Journal of Insect Physiology, 46, 379-391.

Elstrand, N.C., Prentice, H.C. & Hancock, J.F. (1999). Gene flow and introgression from domesticated plants into their wild relatives. Annual Review of Ecology and Systematics, 30, 539-563.

Firbank, L.G., Dewar, A.M., Hill M.O., May, M.J., Perry, J.N., Rothery, P. et al.. (1999). Farm-scale evaluation of GM crops explained. Nature, 399, 727-728.

Gleba, D., Borisjuk, N.V., Borisjuk, L.G., Kneer, R., Poulev, A., Sarzhinskaya, M. et al.. (1999). Use of plant roots for phytoremediation and molecular farming. Proceedings of National Academy of Science U.S.A., 96, 5973 – 5977.

Griffiths, B.S., Geoghean, I.E. & Robertson, W.M. (2000). Testing genetically engineered potato, producing the lectins GNA and ConA, on non-target soil organisms and processes, Journal of Applied Ecology, 37, 159-170.

Hansen Jesse, L.C. & Obrycki, J.J. (2000). Field deposition of Bt transgenic corn pollen: lethal effects on the monarch butterfly. Oecologia, 125, 241-248.

Hilbeck, A., Meier, M.S. & Raps, A. (2000). Review on non-target organisms and Bt-plants. EcoStrat GmbH, Zurich. 77 p.

Hutchinson, G.E. (1965). The ecological theatre and the evolutionary play. New Haven, U.S.A: Yale Univ. Press.

James, C. (1988). Global review of transgenic crops, 1998. ISAAA Briefs No. 8, International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications, Ithaca, NY, USA. http://www.agbiotechnet.com/reports/ isaaa_briefs/Brief8.pdf

Jørgensen, H.B. & Lövei, G.L. (1999). Tritrophic effects on predator feeding: consumption by the carabid Harpalus affinis of Heliothis armigera caterpillars fed on proteinase inhibitor- containing diet. Entomologia Experimentalis et Applicata, 93, 113- 116.

Krattiger, A.F. (1997). Insect resistance to crops: A case study of Bacillus thuringiensis (Bt) and its transfer to developing countries, ISAAA Briefs No. 2, International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications, Ithaca, NY, USA. http://www. agbiotechnet.com/reports/isaaa_briefs/Brief2. pdf

Krebs, J.R., Wilson, J.D., Bradbury, R.B. & Siriwardena, G.M. (1999). The second silent spring. Nature, 400, 611-612.

Losey, J.E., Rayor, L.S. & Carter, M.E. (1999). Transgenic pollen harms monarch larvae. Nature, 399, 214.

Lövei, G.l. (2001). Ecological risks and benefits of transgenic Plants. New Zealand Plant Protection, 54, 93-100.

Malone, L.A., Burgess, E.P.J., Gatehouse, H.S., Voisey, C.R., Tregida, E.L. & Philip, B.A. (2001). Effects of ingestion of a Bacillus thuringiensis toxin and a trypsin inhibitor on honey bee flight activity and longevity. Apidologie, 32, 57-68.

Price, P.W., Bouton, C.E., Gross, P., Bruce, A.M., Thompson, J.N. and Weis, A.E. (1980). Interactions among three trophic levels: influence of plants on interactions between insect herbivores and natural enemies. Annual Review of Entomology, 11, 41-65.

Purrington, C.B. & Bergelson, J. (1995). Assessing weediness of trangenic crops: industry plays plant ecologist. Trends in Ecology and Evolution, 10, 340-342.

Riddick, E.W., Dively, G. & Barbosa, P. (1998). Effect of a seed-mix deployment of Cry3 A transgenic and non transgenic potato on the abundance of Lebia grandis (Coleoptera : Carabidae) and Coleomegilla maculata (Coleoptera : Coccinellidae). Annals of Entomology Society of America, 91, 647 – 653.

Saxena, D., Flores, S. & Stotzky, G. (2000). Insecticidal toxin in root exudates from Bt corn. Nature, 402, 480.

Schuler, T.H., Potting, R.P.J., Denholm , I. & Poppy, G.M. (1999). Parasitoid behaviour and Bt plants. Nature, 400, 825-826.

Skerritt, J. H. (2000). Genetically modified plants: developing countries and the public acceptance debate. AgBiotechNet, Vol. 2 February, ABN040.

Stewart, C.N. jr., All, J.N., Raymer, P.L. & Ramachadran, S. (1997). Increased fitness of transgenic insecticidal rapeseed under insect selection pressure. Molecular Ecology, 6, 773- 779.

Vitousek, P.M., D’Antonio, C.M., Loope, L.L., Rejmanek, M. & Westbrooks, R. (1997). Introduced species: a significant component of human-caused global change. New Zealand Journal of Ecology, 21, 1-16.

Watkinson, A.R., Freckleton, R.P., Robinson, R.A. & Sutherland, W.J. (2000). Predictions of biodiversity response to enetically modified herbicide-tolerant crops. Science, 289, 1554-1557.

Wolfenbarger, L.L. & Phifer, P.R. (2000). The ecological risks and benefits of genetically engineered plants. Science, 290, 2088­2093.

Wraight, C.L., Zangerl, A.R., Carroll, M.J. & Berenbaum, M.R. (2000). Absence of toxicity of Bacillus thuringiensis pollen to black swallowtails under field conditions. Proceedings of National. Academy of. Science U.S.A., 97, 7700-7703.

2012 in review

The WordPress.com stats helper monkeys prepared a 2012 annual report for this blog.

Here’s an excerpt:

600 people reached the top of Mt. Everest in 2012. This blog got about 9,400 views in 2012. If every person who reached the top of Mt. Everest viewed this blog, it would have taken 16 years to get that many views.

Click here to see the complete report.

BIJI KACANG-KACANGAN SEBAGAI PUPUK NABATI ALTERNATIF SETARA PUPUK NPK

PENDAHULUAN

Tulisan lengkap mengenai penggunaan biji kacang-kacangan sebagai pupuk nabati alternatif telah dimuat dalam jurnal Agrobio Vol.2 no.2 Nop. 2010.  Di sini, saya berikan sarinya.

Pertanian organik merupakan pertanian masa depan. Lambat laun, pertanian organik akan menggeser pertanian konvensional. Ini terjadi karena masyarakat mulai sadar bahwa pertanian organik lebih bersahabat dengan manusia dan alam daripada pertanian konvensional yang banyak sekali menggunakan bahan kimia sintetis yang sangat berbahaya. Gaya hidup sehat dengan slogan “Back to Nature” telah menjadi tren baru dan meninggalkan pola hidup lama yang menggunakan bahan kimia non alami, seperti pupuk, pestisida kimia sintetis dan hormon tumbuh dalam produksi pertanian.

Di masa depan, selain bergizi tinggi, unsur sehat dan ramah lingkungan pada produk pangan akan menjadi issu penting. Menurut Litbang (2002), metode pertanian organik menjamin produk yang dihasilkan aman dikonsumsi, kandungan nutrisinya tinggi, dan ramah lingkungan. Keinginan konsumen untuk mendapatkan pangan seperti ini menyebabkan permintaan produk pertanian organik dunia akan meningkat pesat.

Namun demikian, di Indonesia, perkembangan pertanian organik agak lamban. Petani masih ragu-ragu mengadopsi metode pertanian ini. Ini disebabkan antara lain oleh produksi panen yang diberikan oleh metode pertanian organik sering rendah, tidak setinggi hasil dari pertanian konvensional. Menurut Organik Hijau (2010), kita sering mendengar keluhan petani Indonesia bahwa produktivitas hasil panen pertanian organik rendah dan biaya yang dikeluarkan tidak sebanding dengan penghasilan yang didapat.

Keluhan rendahnya produktivitas ini dapat dimaklumi karena pertanian organik “mengharamkan” pemakaian input sintetis, termasuk unsur pupuk yang sangat penting dalam produksi pertanian. Sebagai pengganti pupuk sintetis, orang menggunakan pupuk kompos atau pupuk kandang. Menurut Efendi (2010) sumber pupuk pada pertanian organik umumnya berasal dari berbagai biomassa atau bahan organik, seperti sisa tanaman atau hewan.

Bahan organik yang umum digunakan sebagai pupuk sayangnya mempunyai karakteristik mendua. Di satu sisi, pupuk organik tersebut memiliki sifat yang baik, tetapi di sisi lain, pupuk organik tersebut juga memiliki sifat buruk. Menurut Rosmarkam dan Yuwono (2002) salah satu sifat buruk dari pupuk organik adalah rasio C/N-nya tinggi. Konsekuensi rasio C/N tinggi adalah unsur hara terutama unsur N yang sangat diperlukan oleh tanaman menjadi tidak tersedia bagi tanaman, karena habis dipakai oleh mikroorganisme. Selain itu, secara umum, kandungan unsur hara makro bahan organik yang banyak dipakai petani juga rendah.

Masalah produktivitas tanaman pada pertanian organik ini agaknya berlaku umum. Ini berlaku bagi tanam pangan, perkebunan, dan hortikultura. Pada tanaman hortikultura, khususnya cabe rawit, penerapan pertanian organik juga masih jauh dari maju. Bahkan, sejauh peneliti ketahui, budidaya cabe rawit organik belum pernah terdengar. Keadaan ini perlu dicari jalan keluarnya agar pertanian organik dapat berkembang dengan baik.

Salah satu solusi adalah mencari jenis pupuk organik alternatif baru. Jenis pupuk alternatif ini haruslah memiliki karakteristik yang berbeda dengan bahan organik pada umumnya. Untuk itu, ada beberapa jenis bahan alami non sintetis yang dapat dijadikan sebagai kandidat. Di antara yang potensial adalah biji-bijian dari kacang-kacangan seperti biji kedelai, kacang merah, kacang tanah, dan kacang panjang. Kandidat lainnya adalah produk turunan dari kacang-kacangan, antara lain tempe. Kemungkinan lainnya adalah produk pakan, seperti dedak dan pakan ayam.

Biji kacang-kacangan memiliki kandungan unsur hara makro yang relatif tinggi dibanding dengan bahan organik umum lainnya. Sebagai contoh adalah kacang merah. Menurut Sinergifitness (2010), kacang merah mengandung vitamin B, fosfor, mangan, besi, thiamin, dan protein. Setiap 100 g kacang merah mengandung 9 g protein. Contoh lain adalah kedelai. Menurut Wikipedia (2010) kedelai juga banyak mengandung unsur hara. Setiap 100 g kedelai, terkandung 36,49 g protein, 704 mg fosfor, 1797 mg kalium, dan 280 mg magnesium.

Produk turunan dari kedelai dan pakan juga kaya akan unsur hara. Tempe misalnya mengandung banyak unsur hara yang dibutuhkan tanaman. Menurut Koswara (2010) tempe mengandung kadar protein, lemak, dan karbohidratnya yang sebanding dengan kedelai segar.

Dedak juga merupakan bahan yang potensial. Menurut Zulle (2008) dedak berlimpah ruah ketersediaannya dan juga mempunyai kandungan hara yang tinggi seperti lipid, protein, karbohidrat, vitamin, mineral dan juga serat. Menurut BB pascapanen (2010) dedak segar mengandung 12 – 15 persen protein dan 20 – 23 persen karbohidrat.

Tujuan penelitian ini adalah untuk mencari jenis pupuk organik alternatif yang setara dan dapat menggantikan pupuk anorganik bagi pertumbuhan tanaman.

 

HASIL PENELITIAN

Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada umur cabe rawit 3 minggu setelah tanam (MST), tidak ada perbedaan yang berarti antara pertumbuhan tanaman cabe rawit yang dipupuk dengan NPK dibandingkan dengan pertumbuhan tanaman cabe rawit yang dipupuk dengan biji kacang-kacangan, termasuk tempe. Data rata-rata pertumbuhan cabe rawit umur 3 minggu setelah tanam disajikan pada Tabel 1.

Data pada Tabel 1 juga memperlihatkan bahwa kondisi pertumbuhan ini konsisten pada semua peubah, baik tinggi tanaman, diameter batang, jumlah daun, maupun indeks pertumbuhan relatif (IPR). Ini menunjukkan bahwa indeks pertumbuhan relatif dapat dipakai sebagai wakil dari peubah lainnya.

Pemakaian sebuah peubah yang representatif lebih menguntungkan dibanding dengan banyak peubah, karena lebih mudah dan sederhana dalam pembahasannya. Untuk itu, pembahasan selanjutnya lebih banyak memakai peubah indeks pertumbuhan relatif daripada peubah lainnya.

Bila dilihat dari peubah indeks pertumbuhan relatif, maka terlihat diantara jenis biji kacang-kacangan yang dicoba, justru tempe memberikan pertumbuhan yang paling baik, diikuti secara berturut-turut oleh kedelai, kacang tanah, kacang hijau, dan kacang merah.

Tabel 1 juga memperlihatkan bahwa kacang panjang dan dedak memberikan pertumbuhan tanaman cabe rawit yang terburuk. Bahkan kendatipun tidak berbeda secara nyata, namun secara visual pertumbuhan yang diberikannya lebih rendah dibandingkan dengan tanaman tanpa pupuk sekalipun.

Tabel 1. Rata-rata pertumbuhan cabe rawit umur 3 MST

Perlakuan	Tinggi tanaman	Diameter batang	Jumlah daun	IPR
Tanpa pupuk	14.7 ab	2.27 abc	11.00 ab	0.99 ab
NPK	18.0 a	2.83 a	13.67 a	1.22 a
Kedelai	14.9 ab	2.40 abc	12.00 ab	1.04 ab
Kacang hijau	15.1 ab	2.30 abc	11.00 ab	1.00 ab
Kacang merah	14.4 ab	2.23 abc	9.67 ab	0.93 ab
Kacang tanah	15.0 ab	2.53 abc	10.67 ab	1.02 ab
Kacang panjang	12.6 b	1.97 c	8.67 b	0.83 b
Tempe	16.1 ab	2.73 abc	12.00 ab	1.11 ab
Dedak	13.2 ab	2.10 bc	8.67 b	0.86 b
BNT0.05	5.0	0.66	4.00	0.31

Keterangan: Angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada kolom yang sama berbeda tidak nyata pada taraf 5 % (uji BNT). IPR = indeks pertumbuhan relatif.

 

 

 

Hasil pengamatan pertumbuhan cabe umur 5 MST menunjukkan bahwa pertumbuhan tanaman cabe tidak jauh berbeda dengan pertumbuhan umur 3 MST. Secara umum, tidak ada perbedaan yang berarti diantara jenis pupuk dari biji kacang-kacang terhadap peubah-peubah pertumbuhan, baik tinggi tanaman, diameter batang, jumlah daun, maupun indeks pertumbuhan relatif. Data rata-rata pertumbuhan cabe rawit umur 5 MST disajikan pada Tabel 2.

Namun demikian, susunan peringkat pada indeks pertumbuhan relatif (IPR), terjadi perubahan. Pada IPR 5 MST, diantara jenis biji kacang yang dicobakan, ternyata kacang hijau memberikan pertumbuhan yang terbaik, disusul oleh kedelai, kacang merah, tempe, dan kacang tanah.

Tabel 2. Rata-rata pertumbuhan cabe rawit umur 5 MST

Perlakuan	Tinggi tanaman	Diameter batang	Jumlah daun	IPR
Tanpa pupuk	20.83 ab	2.80 ab	18.33 ab	0.91 ab
NPK	28.50 a	3.63 a	21.00 ab	1.15 a
Kedelai	25.50 ab	3.53 a	20.67 ab	1.09 ab
Kacang hijau	28.83 a	3.30 a	24.00 a	1.17 a
Kacang merah	26.50 ab	3.20 a	20.33 ab	1.06 ab
Kacang tanah	25.00 ab	3.20 a	20.33 ab	1.04 ab
Kacang panjang	17.77 b	1.83 ab	15.00 b	0.70 b
Tempe	27.00 ab	3.20 a	20.67 ab	1.07 ab
Dedak	18.50 ab	2.77 b	15.00 ab	0.81 ab
BNT 0.05	10.46	1.16	8.91	0.40

Keterangan: Angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada kolom yang sama berbeda tidak nyata pada taraf 5 % (uji BNT). IPR = indeks pertumbuhan relatif.

 

 

 

 

Tabel 2 juga menunjukkan bahwa kacang panjang segar memberikan pertumbuhan cabe rawit yang terburuk, yang diikuti oleh dedak. Secara visual, IPR kacang panjang dan dedak lebih rendah daripada IPR tanpa pupuk. Keadaan ini serupa dengan keadaan pertumbuhan pada umur 3 MST.

 

Pembahasan

Hasil penelitian menunjukkan bahwa biji kacang-kacangan yang dicobakan, termasuk produk turunannya (kacang hijau, kedelai, kacang merah, kacang tanah, dan tempe) tidak berbeda nyata dengan pupuk NPK terhadap pertumbuhan tanaman cabe rawit, baik pada umur pertumbuhan 3 MST maupun 5 MST. Dengan kata lain, biji kacang-kacangan memberikan pertumbuhan yang setara dengan pupuk NPK.

Hasil ini menunjukkan bahwa unsur hara dalam kacang-kacangan dapat juga berperan sebagaimana unsur hara dalam pupuk NPK. Sebagai kita ketahui bahwa biji kacang-kacangan kaya akan unsur hara, terutama protein yang dibutuhkan oleh tanaman. Koswara (2010) menyatakan bahwa kacang-kacangan dikenal sebagai sumber protein dan juga potensial sebagai sumber zat gizi lain selain protein, yaitu mineral, vitamin B, dan karbohidrat. Demikian juga tempe banyak mengandung unsur hara. Menurut NSRL (2010) tempe adalah sumber protein, lemak tak jenuh, lesitin, kalsium, besi, magnesium, kalium, vitamin B. Kandungan protein tempe dapat mencapai 19 persen.

Namun demikian, penelitian juga menunjukkan bahwa tempe terlihat memiliki pengaruh yang lebih baik pada awal pertumbuhan cabe dan memperlihatkan pengaruh yang menurun pada pertumbuhan lanjut. Ini menunjukkan bahwa tempe cepat kehilangan pengaruh baiknya. Hal ini diduga tempe mengalami degradasi yang cepat sehingga melepaskan unsur hara, terutama N, lebih cepat bagi tanaman. Akan tetapi, di lain pihak, tempe cepat kehabisan unsur hara sehingga tidak tersedia lagi bagi tanaman di umur lanjut. Menurut Wikipedia (2010) beberapa penelitian menunjukkan bahwa zat gizi tempe lebih mudah dicerna, diserap, dan dimanfaatkan tubuh dibandingkan dengan yang ada dalam kedelai. Kapang yang tumbuh pada kedelai menghidrolisis senyawa-senyawa kompleks menjadi senyawa sederhana yang mudah dicerna oleh manusia.

Penelitian juga memperlihatkan bahwa, biji kacang-kacangan terlihat memberikan pertumbuhan lebih baik pada umur 5 MST daripada umur 3 MST. Ini menunjukkan bahwa biji kacang-kacangan melepaskan unsur hara secara lambat, terutama bila dibandingkan dengan pupuk NPK atau tempe. Hal ini diduga karena biji kacang-kacangan selain mengandung protein juga mengandung serat yang cukup tinggi sehingga perlu waktu untuk perombakannya. Menurut Koswara (2010), kacang-kacang mengandung unsur serat yang cukup tinggi.

Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa kacang panjang segar (bukan biji) dan dedak memberikan pertumbuhan yang kurang baik bagi pertumbuhan cabe rawit. Ini diduga bahwa baik kacang panjang maupun dedak memiliki rasio C/N yang sangat tinggi. Akibatnya, mikroorganisme tanah di sekitar tanaman terdorong merombak bahan tersebut dan berkompetisi dengan tanaman dalam hal pemakaian unsur hara. Menurut Rosmarkam dan Yuwono (2002), bahan organik yang mempunyai C/N tinggi akan diserang oleh mikroba untuk memperoleh energi dan unsur hara bagi pertumbuhan dan perkembangbiakannya.

Selain itu, jumlah bahan organik yang berlebihan dalam tanah juga berdampak negatif terhadap pertumbuhan akibat terjadinya penurunan pH tanah. Hal ini sesuai dengan pendapat Sarief (1986) yang menyatakan bahwa jika bahan organik dalam tanah berlebihan, maka dapat menyebabkan tanah menjadi asam. Menurut Hanafiah (2005) Pada pH rendah, yaitu di bawah pH 6,5, terjadi defisiensi P, Ca, dan Mg, serta toksisitas B, Mn, Cu, Zn, dan Fe. Hal senada juga dinyatakan oleh Lingga (1994) bahwa derajat keasaman tanah yang diakibatkan oleh bahan organik yang berlebihan dapat menyebabkan pertumbuhan dan produksi tanaman menurun.

Akhirnya, hasil penelitian ini bisa menjawab keraguan petani akan produktivitas pertanian organik. Dengan menggunakan pupuk dari biji kacang-kacangan, produktivitas tanaman organiknya berpeluang untuk dapat dipertahankan setinggi produktivitas pertanian konvensional.

Dari hasil penelitian ini, ada beberapa jenis biji kacangan-kacangan yang potensial untuk digunakan dalam pertanian organik. Secara agronomi, kacang hijau, kacang kedelai, kacang tanah, dan kacang merah memiliki potensi yang sama untuk digunakan. Hal ini merujuk dari pertumbuhan cabe rawit yang diberikannya relatif tidak jauh berbeda.

Namun, secara ekonomi, kacang kedelai dan kacang merah kelihatannya lebih potensial. Ini terutama dilihat dari harga komoditas kacang tersebut. Harga kacang kedelai adalah yang paling murah, diikuti oleh kacang merah. Sebaliknya, kacang hijau adalah yang termahal.

Hal lain yang perlu juga diteliti lebih lanjut di masa mendatang adalah dosis dan waktu pemberiannya. Pada penelitian ini, dosis yang digunakan adalah 50 g per tanaman dengan sekali pemberian. Tentu ini bukanlah dosis yang sudah tepat. Sementara waktu pemberiannya adalah 7 hari setelah tanam yang juga belum tentu sudah tepat.

Khusus untuk dedak yang pada penelitian ini memberikan pertumbuhan yang paling buruk tidaklah harus dibuang begitu saja dari daftar bahan yang potensial. Dengan sedikit modifikasi atau praperlakuan, dedak yang jumlahnya berlimpah ruah di negeri ini, juga tetap merupakan bahan potensial untuk diteliti sebagai pupuk nabati organik.

 

SIMPULAN

 

1. Biji kacang-kacangan yang dicobakan, yaitu kacang hijau, kedelai, kacang merah, kacang tanah, dan tempe tidak berbeda nyata dengan pupuk NPK terhadap pertumbuhan tanaman cabe rawit, baik pada umur pertumbuhan 3 MST maupun 5 MST.

2. Kacang-kacangan memberikan pertumbuhan lebih baik pada umur 5 MST daripada umur 3 MST.

3. Tempe memiliki pengaruh yang lebih baik pada umur 3 MST daripada umur 5 MST.

4. Kacang panjang segar dan dedak memberikan pertumbuhan yang kurang baik bagi pertumbuhan cabe rawit.