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 Kehadiran inokulum adalah syarat utama untuk semua epidemi, dengan mengasumsi tersedianya inang tanaman. Fase pertama perkembangan epidemi bervariasi bergantung dari penyakit ke penyakit.

Inokulum Tular Biji (seedborne inoculum) Ada banyak inokulum tular tanah yang menjadi penyebab dan menjadi sumber infeksi awal dari sejumlah penyakit tumbuhan. Contoh. Busuk akar Fusarium, Busuk akar Rhizoctonia  pengendaliannya bergantung dari pengendalian inokulum. Penyakit ini mulai ada pada pembibitan  jika pengendalian inokulum dapat dilakukan pada pembibitan  dapat mencegah berkembangnya penyakit.

Inokulum Tular Biji (seedborne inoculum) Jika dilakuan perlakuan bibit (seed treatment) – penggunaan fungisida dapat dikurangi. Tetapi, perlakuan bibit tidak dapat menghilangkan kontaminasi dari sumber inokulum lainnya.

Tanah sebagai Sumber Inokulum Pengurangan penggarapan tanah adalah tujuan utama semua sistem berkelanjutan untuk menyimpan energi, tanah dan air. Penggarapan memiliki berbagai pengaruh terhadap patogen tumbuhan dan sering memiliki interaksi yang kompleks. Pembalikan tanah dapat mengurangi berbagai resiko infeksi penyakit tular tanah dengan mengubur inokulum

Tanah sebagai Sumber Inokulum Penundaan penanaman juga memberi waktu bagi mikroorganisme tanah untuk menghancurkan inokulum patogen. Cara paling efektif untuk mengendalikan patogen tular tanah adalah dengan cara rotasi tanaman. Contoh. Jamur patogen Tilletia caries, sangat efektif dikendalikan dengan rotasi tanaman karena memiliki inang yang sempit Patogen tular tanah tidak menghasilkan spora udara, atau jamurnya tidak menghasilkan spora istirahat yang usianya panjang.

Tanah sebagai Sumber Inokulum Patogen tular tanah yang memiliki kisaran inang yang luas, susah dikendalikan dengan rotasi tanaman. 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 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. 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.

Powdery scab (Spongospora subterranea) pada kentang 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 Batang yang terinfeksi dan sisa-sisa daun berperan sebagai sumber inokulum potensial bagi banyak penyakit tanaman. 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 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: Meningkatkan ketahanan tanaman inang terhadap infeksi patogen Memodifikasi lingkungan pertanaman, sehingga dapat mengurangi perkembangan epidemi Memastikan bahwa tanaman tidak di-expose pada tahap tanaman yang mudah diserang (peka) hingga cocok untuk perkembangan epidemi Interfensi perkembangan epidemi secara langsung dengan menggunakan fungisida secara bijaksana Memanipilasi 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 The environment may affect the availability, growth stage, succulence, and genetic susceptibility of the host plants. It may also affect the survival, vigor, rate of multiplication, sporulation, and ease, direction, and distance of dispersal of the pathogen, as well as the rate of spore germination and penetration. In addition, the environment may affect the number and activity of the vectors of the pathogen. The most important environmental factors that affect the development of plant disease epidemics are moisture, temperature, and the activities of humans in terms of cultural practices and control measures.

Perkembangan Penyakit Modifikasi Lingkungan Tanaman Understanding the effects of environmental parameters on pathogens makes environmental manipulation for disease control feasible. In some cases, the manipulation of the environmental parameters by itself permits effective reduction of the incidence of several diseases. Frequently, such manipulation of environmental parameters permits reduction of further interventions. Example: the manipulation of temperature, RH, soil moisture, pH, and light as well as the solutions that can be applied in the case of soilless cultivation.

Perkembangan Penyakit Modifikasi Lingkungan Tanaman Moisture Rain, dew, high humidity - Abundant, prolonged, or repeated high moisture, whether in the form of rain, dew, or high humidity, is the dominant factor in the development of most epidemics of diseases caused by oomycetes, and fungi (blights, downy mildews, leaf spots, rusts, and anthracnoses), bacteria (leaf spots, blights, soft rots), and nematodes. - Moisture not only promotes new succulent and susceptible growth in the host, but, more importantly, it increases sporulation of fungi and multiplication of bacteria.

Perkembangan Penyakit Modifikasi Lingkungan Tanaman The presence of high levels of moisture allows all these events to take place constantly and repeatedly and leads to epidemics. In contrast, the absence of moisture for even a few days prevents all of these events from taking place so that epidemics are interrupted or stopped completely.

Perkembangan Penyakit Modifikasi Lingkungan Tanaman Temperature Epidemics are sometimes favored by temperatures higher or lower than the optimum for the plant because they reduce the plant’s level of partial resistance. At certain levels, temperatures may even reduce or eliminate the race-specific resistance of host plants. Plants growing at such temperatures become “stressed” and predisposed to disease, provided the pathogen remains vigorous.

Perkembangan Penyakit Modifikasi Lingkungan Tanaman Low temperature reduces the amount of inoculum of oomycete fungi, bacteria, and nematodes that survives cold winters. High temperature reduces the inoculum of viruses and mollicutes that survives hot summer temperatures. In addition, low temperatures reduce the number of vectors that survive the winter. Low temperatures occurring during the growing season can reduce the activity of vectors.

Perkembangan Penyakit Modifikasi Lingkungan Tanaman The most common effect of temperature on epidemics, however, is its effect on the pathogen during the different stages of pathogenesis, i.e., spore germination or egg hatching, host penetration, pathogen growth or reproduction, invasion of the host, and sporulation. When temperature stays within a favorable range for each of these stages, a polycyclic pathogen can complete its infection cycle within a very short time (usually in a few days). As a result, polycyclic pathogens can produce many infection cycles within a growing season.

Perkembangan Penyakit Modifikasi Lingkungan Tanaman Because the amount of inoculum is multiplied many fold (perhaps 100 times or more) with each infection cycle and becausesome of the new inoculum is likely to spread to new plants, more infection cycles result in more plants becoming infected by more and more pathogens, thus leading to the development of a severe epidemic. Moisture and temperature must be favorable and act together in the initiation and development of the vast majority of plant diseases and plant disease epidemics.

Perkembangan Penyakit Fungisida sebagai Manajemen Epidemi Knowledge of disease epidemiology show the needs to delay development of infection. Where it cannot be achieved by manipulating husbandry, fungicides may be needed. The identification and the exploitation of the weak link in the disease life cycle can improve the control strategies. Understanding this interactions can minimize pesticide use and lead to a more enviromentally agriculture, thus improving the potential of sustainability to maintain food supply. Although some chemical disease control is likely to be necessary for the foreseeable future, understanding the epidemiological principles can reduce fungicides to a level of acceptable to sustainable agriculture.

Terima Kasih