Epidemiologi pada Sistem Berkelanjutan By Irda Safni Pendahuluan
Epidemiologi pada Sistem Berkelanjutan By Irda Safni
Pendahuluan • Pengetahuan tentang epidemiologi penyakit tumbuhan telah meningkat dampaknya pada industri berbasis produksi di negara-negara maju & berkembang. • Berkurangnya pertanian monokultur menyebabkan terjadinya keragaman tanaman. • Kemajuan cara pengendalian hama penyakit, dan gulma menyebabkan pengaruh langsung & tidak langsung pada spesies non-target.
Pendahuluan Definisi “berkelanjutan” (sustainability) : § Untuk mendapatkan cadangan yang cukup dari makanan yang berkualitas baik dan produk lain dengan cara yang efisien. § Untuk mengurangi konsumsi sumber daya yang tidak dapat diperbaharui termasuk dengan cara daur ulang. § Untuk melindungi kualitas tanah, air dan udara. § Untuk mendukung pertanian yang sensitif terhadap lingkungan.
Pendahuluan § Tujuan pertanian berkelanjutan harus mampu mempertahankan kelangsungan ekonomi pertanian individu. § Keberlanjutan tidak harus berarti masukan yang rendah, tetapi pengurangan masukan ekternal dengan penggunaanya secara optimal. § Contoh. Pengendalian penyakit sangat bergantung terhadap peternakan yang mengurangi penyakit. § Filosofi ini telah menjadi bagian dari Pengendalian Tanaman Terpadu/Integrated Crop Management.
Inokulum v Kehadiran inokulum adalah syarat utama untuk semua epidemi, dengan mengasumsi tersedianya inang tanaman. v Fase pertama perkembangan epidemi bervariasi bergantung dari penyakit ke penyakit.
Inokulum Tular Biji (seedborne inoculum) v Ada banyak inokulum tular biji yang menjadi penyebab dan menjadi sumber infeksi awal dari sejumlah penyakit tumbuhan. v Contoh. Busuk akar Fusarium, Busuk akar Rhizoctonia pengendaliannya bergantung dari pengendalian inokulum. v Penyakit ini mulai ada pembibitan jika pengendalian inokulum dapat dilakukan pada pembibitan dapat mencegah berkembangnya penyakit.
Inokulum Tular Biji (seedborne inoculum) v Jika dilakuan perlakuan bibit (seed treatment) – penggunaan fungisida dapat dikurangi. v Tetapi, perlakuan bibit tidak dapat menghilangkan kontaminasi dari sumber inokulum lainnya.
Kerugian Akibat Patogen Terbawa Benih Antraknosa pada kedelai Colletotrichum truncatum
Kerugian Akibat Patogen Terbawa Benih Purple stain Cercospora kikuchii
Kerugian Akibat Patogen Terbawa Benih Kanker bakteri pada tomat (Clavibacter michiganensis pv. michiganensis) Hawar Daun Bakteri (Xanthomonas oryzae pv. oryzae) Busuk Kaki Hitam pada Kubis (Xanthomonas campestris pv. campestris)
Kerugian Akibat Patogen Terbawa Benih Akar Gada
Kerugian Akibat Patogen Terbawa Benih Gejala pada benih kedelai yang berasosiasi dengan virus: Soybean Mosaic virus (SMV) Bean Pod Mottle virus (BPMV) Tobacco Streak virus (TSV)
Kerugian Akibat Patogen Terbawa Benih Nematoda Sista Kentang(Globodera spp. ) Nematoda Daun dan Tunas (Aphelenchoides)
Tanah sebagai Sumber Inokulum v Pengurangan penggarapan tanah adalah tujuan utama semua sistem berkelanjutan untuk menyimpan energi, tanah dan air. v Penggarapan memiliki berbagai pengaruh terhadap patogen tumbuhan dan sering memiliki interaksi yang kompleks. v Pembalikan tanah dapat mengurangi berbagai resiko infeksi penyakit tular tanah dengan mengubur inokulum
Tanah sebagai Sumber Inokulum v. Penundaan penanaman juga memberi waktu bagi mikroorganisme tanah untuk menghancurkan inokulum patogen. v. Cara paling efektif untuk mengendalikan patogen tular tanah adalah dengan cara rotasi tanaman. v Contoh. Jamur patogen Tilletia caries, sangat efektif dikendalikan dengan rotasi tanaman karena memiliki inang yang sempit
Tanah sebagai Sumber Inokulum v Patogen tular tanah yang memiliki kisaran inang yang luas, susah dikendalikan dengan rotasi tanaman. v Contoh. Gaeumannomyces graminis (take-all of cereals) merupakan patogen tular tanah yang sulit dikendalikan. Patogen ini memiliki kisaran inang yang lebih luas dari T. caries tapi hanya terbatas pada Gramineae, yang biasanya dapat dikendalikan dengan 1 tahun tidak menanam cereal.
Tanah sebagai Sumber Inokulum v Patogen tular tanah lain, mis. Fusarium, dapat bertahan hidup sebagai saprofit di dalam tanah, sehingga rotasi tanaman tidak dapat mengendalikan penyakit akibat patogen jenis ini. v Cara pengendalian untuk jenis patogen ini adalah: tidak menanam tanaman yang rentan.
Tanah sebagai Sumber Inokulum § Sclerotinia sclerotium, adalah contoh patogen yang mampu menghasilkan spora istirahat dan juga menghasilkan spora udara (airborne spores) dalam jumlah besar. §Jamur ini menyerang berbagai tanaman berdaun lebar dan menanam sclerotia sebagai inokulum tular tanah dalam waktu bertahun-tahun.
Tanah sebagai Sumber Inokulum
Tanah sebagai Sumber Inokulum § Sclerotia yang tertinggal di atas atau dekat permukaan tanah akan menghasilkan apothecia sebagian spora akan tersimpan di dalam tanah , sebagian lagi akan terbawa aliran udara untuk menginfeksi tanaman rentan yang ada di sekitarnya. § Pemusnahan inokulum pada lahan secara individu tidak akan melindungi pertumbuhan tanaman dari lahan tersebut dari infeksi oleh spora udara, tetapi mengurangi resiko infeksi parah yang terjadi berdekatan dengan sumber inokulum.
Tanah sebagai Sumber Inokulum § Tanaman dan gulma yang rentan yang ada di sekitar tanaman, juga dapat meningkatkan resiko infeksi. § Pengaruh rotasi tanaman dapat ditingkatkan dengan menstimulasi germinasi spora istirahat (resting spores) dengan menanam tanaman perangkap sebelum tanaman ditanam. § Tanaman perangkap tidak akan digunakan jika tanaman perangkap tersebut tidak berguna secara ekonomi. § Contoh. Datura stramonium digunakan pada pertanaman kentang yang terinfeksi penyakit kudis Spongospora subterranea untuk menstimulasi spora istirahat.
Tanah sebagai Sumber Inokulum Tanaman perangkap Datura stramonium Powdery scab (Spongospora subterranea) pada kentang
Tanah sebagai Sumber Inokulum § Cara lain yang efektif untuk mengendalikan patogen tular tanah adalah sterilisasi tanah partial. § Pada pertanaman hortikultura komersial ada yang menggunakan solarisasi tanah partial dengan menggunakan bahan kimia dengan cara diuap. Tetapi cara ini mahal dan tidak ramah lingkungan. § Cara yang lebih murah, terutama bagi negara tropis, adalah solarisasi tanah dengan sinar matahari
Tanah sebagai Sumber Inokulum Solarisasi tanah partial dengan plastik polietilen
Sisa Tanaman sebagai Sumber Inokulum Ø Batang yang terinfeksi dan sisa-sisa daun berperan sebagai sumber inokulum potensial bagi banyak penyakit tanaman. Ø Tapi pada beberapa kasus program ICM (Integrated Crop Management) dapat mengendalikan gulma dengan cara membajak sisa-sisa tanaman, tapi dapat memunculkan penyakit lain.
Perkembangan Penyakit v Ketika level inokulum dapat berperan penting dalam mengendalikan beberapa jenis penyakit, pada beberapa jenis penyakit utama pengendalian penyakit efektif hanya jika beberapa langkah untuk mengurangi tingkat peningkatan patogen selama masa log (log phase) perkembangan epidemi, yaitu dengan mengurangi nilai r pada rumus van der Plank.
Perkembangan Penyakit Hal ini dapat dicapai dengan: 1. Meningkatkan ketahanan tanaman inang terhadap infeksi patogen 2. Memodifikasi lingkungan pertanaman, sehingga dapat mengurangi perkembangan epidemi 3. Memastikan bahwa tanaman tidak di-expose pada tahap tanaman yang mudah diserang (peka) hingga cocok untuk perkembangan epidemi 4. Interfensi perkembangan epidemi secara langsung dengan menggunakan fungisida secara bijaksana 5. Memanipulasi keseimbangan patogen dengan antagonis mikrobanya dan kompetitor untuk merangsang proses pengendalian secara biologi.
Perkembangan Penyakit Ketahanan Genetika dan Kesensitifan Tanaman i. Genetic resistance or susceptibility of Host –Vertical Resistance –Horizontal Resistance ii. Degree of genetic uniformity of host in a particular field –Monoculture, especially Clones –Natural, Intermingled Populations iii. Type of crops - Annual crops & foliar or fruit diseases develop much more rapidly (in weeks) - Perennial woody diseases take longer time to develop (in years) iv. Age of host plants - Some plants are susceptible only during growth period & become resistant during mature period
Perkembangan Penyakit Modifikasi Lingkungan Tanaman § Lingkungan dapat mempengaruhi keberadaan, tahap pertumbuhan, sukulen, dan kerentaan genetik tanaman inang. § Lingkungan juga dapat mempengaruhi kemampuan bertahan hidup, vigor, laju perkembangbiakan, sporulasi, dan kemudahan, arah dan jarak penyebaran patogen, termasuk perkecambahan spora dan penetrasi. § Selain itu, lingkungan juga mempengaruhi jumlah dan aktivitas vektor patogen. § Faktor lingkungan yang paling penting yang mempengaruhi perkembangan epidemi penyakit tumbuhan adalah kelembabab, suhu, dan aktivitas manusia dalam hal kultur teknis dan pengendalian tanaman lainnya.
Perkembangan Penyakit Modifikasi Lingkungan Tanaman § Memahami akibat parameter lingkungan terhadap patogen, menjadikan manipulasi lingkungan untuk pengendalian penyakit mudah dikerjakan. § Pada beberapa kasus, manipulasi parameter lingkungan dapat menyebabkan penurunan kejadian beberapa penyakit secara efektif. § Secara rutin, manipulasi parameter lingkungan tersebut menyebabkan penurunan intervensi selanjutnya. §Contoh: manipulasi suhu, kelembaban tanah, p. H, dan cahaya dan juga solusi yang dapat diaplikasikan jika penanaman tanpa tanah.
Perkembangan Penyakit Modifikasi Lingkungan Tanaman Kelembaban - Hujan, embun, kelembaban tinggi - kelembaban yang tinggi yang berlebihan dan lama, baik dalam bentuk hujan, embun atau kelembanan tinggi, adalah faktor yang paling dominan dalam perkembangan penyakit yang disebabkan oleh oomycetes, dan jamur (hawar, embun tepung, becak daun, karat, dan antraknosa), bakteri (becak daun, hawar, busuk lunak), dan nematoda. - Kelembaban tidak menyebabkan sukulen baru dan pertumbuhan inang yang rentan, tetapi lebih penting lagi meningatkan sporulasi jamur dan pembelahan bakteri.
Perkembangan Penyakit Modifikasi Lingkungan Tanaman v. Adanya tingkat kelembaban yang tinggi menyebabkan kejadian-kejadian ini terjadi secara konstan dan berulang dan menyebabkan epidemi. v Sebaliknya, ketidakadaan kelembaban bahkan untuk beberapa hari, mencegah semua kejadian-kejadian ini, sehingga epidemi terhenti sementara atau terhenti selamanya.
Perkembangan Penyakit Modifikasi Lingkungan Tanaman Suhu v Epidemi kadang-kadang dipengaruhi suhu udara yang lebih tinggi atau lebih rendah daripada suhu optimum bagi tanaman, karena mereka mengurangi tingkat ketahanan parsial tanaman. v Pada level tertentu, suhu bahkan dapat mengurangi atau menghilangkan ketahanan spesifik ras tanaman inang. v Tanaman yang tumbuh pada suhu tersebut menjadi “stress” dan, mempengaruhi penyakit, menyebabkan patogen tetap kuat.
Perkembangan Penyakit Modifikasi Lingkungan Tanaman v Suhu yang rendah mengurangi inokulum jamur oomycetes, bakteri, dan nematoda yang bertahan pada suhu musim dingin. v Suhu yang tinggi mengurangi inokulum virus dan mollicutes yang bertahan hidup pada suhu musim panas. v Selain itu, suhu yang rendah mengurangi jumlah vektor yang bertahan hidup pada musim dingin. v Suhu yang rendah yag terjadi selama musim pertanaman dapat mengurangi aktivitas vektor.
Perkembangan Penyakit Modifikasi Lingkungan Tanaman v Pengaruh lingkungan paling umum pada epidemi adalah pengaruhnya terhadap patogen selama tahap patogenesa yang berbeda, seperti perkecambahan spora atau penetasan telur, penetrasi inang, pertumbuhan atau reprodusi patogen, invasi inang dan sporulasi. v ketika suhu berada pada kisaran yang sesuai untuk setiap tahap ini, patogen polisiklik dapat menyelesaikan siklusnya dalam waktu yang singkat (biasanya dalam waktu beberapa hari). Sebagai akibatnya, patogen polisiklik dapat menghasilkan beberapa siklus infeksi dalam satu musim tanam.
Perkembangan Penyakit Modifikasi Lingkungan Tanaman v. Karena jumlah inokulum bertambah beberapa kali lipat (mungkin 100 kali atau lebih) pada setiap siklus infeksi dan karena beberapa inokulum baru menyebar ke tanaman baru, lebih banyak siklus infeksi mengakibatkan lebih banyak tanaman terinfeksi oleh lebih banyak patogen, sehingga menyebabkan perkembangan epidemi yang parah. v. Suhu dan kelembaban harus sesuai dan bekerja bersama dalam permulaan dan perkembangan mayoritas penyakit tanaman dan epidemi penyakit tanaman.
Perkembangan Penyakit Fungisida sebagai Manajemen Epidemi § Pengetahuan epidemiologi penyakit menunjukkan kebutuhan untuk memperlambat perkembangan infeksi. § Di mana jika tidak dapat dicapai dengan memanipulasi pertanian, fungisida mungkin dibutuhkan. § Identifikasi dan eksploitasi mata rantai yang lemah dari siklus hidup penyakit dapat meningkatkan strategi pengendalian.
Perkembangan Penyakit Fungisida sebagai Manajemen Epidemi §Memahami interaksi ini dapat meminimalisir pengunaan pestisida dan menyebabkan pertanian yang lebih ramah lingkungan, sehingga meningkatkan potesi keberlanjutan untuk menjaga pasokan/pengadaan makanan. § Walaupun beberapa pengendalian penyakit secara kimia diperlukan untuk masa depan, tetapi pengetahuan prinsip epidemi dapat mengurangi penggunaan fungisida sampai tahap yang dapat diterima bagi pertanian berkelanjutan.
Terima Kasih
- Slides: 39