HERBICIDES
Oleh:
Bahan Rujukan. Barlow, F. 1985. Chemistry and formulation. Dalam pesticide Aplication: Principles and practice (P . T Haskell, ed. ). P.1-34.Clarendon press, Oxford.
Coffee R. A. 1981.
Electrodynamic Electrodynam ic crop spraying.
Outlook Agric . 10(7): 350-356.
and A. Kohli.. 1982. Electrodynamic spraying to control pests of tropical crops. Dalam Conf. Plant Prot.. Tropics (K. L. Heong et al., eds. ),p. 681-694. Malaysian Plant Prot. Kuala Lumpur. Direktorat Perlindungan Tanaman Pangan. 1985. Peraturan-peraturan tentang pestisida. Direktorat Jenderal Pertanian Tanaman Pangan, Jakarta. Flanagan, J. 1983 Principless of pesticides formulation. Dalam Formulation of ( UNIDO, Vienna ). United Nations, New York. pesticides in developing countries ( Food and Agriculture Organisation of Pesticide. 1979 . The use of FAO Specification for plant protection Product. FAO, Rome.
Matthews. G . A. 1979. Pesticide Application Methode. Longman London. Tsuji. K. 1987. Controlled release formulasion. Dalam Pesticide Science ang Biolechology (R. (R. Greenhalgh and T . R. Roberts, eds. ). P.223-230. Blackwell Scientifie Publication, Oxford Van Valkenburg, W. 1973. Pesticide Formualation . Marcel Dekker, Inc., ew York.
A. KLASIFIKASI HERBISIDA Klasifikasi Herbisida selain untuk mengetahui bahan kimia dari masing-masing kelompok, juga bermanfaat untuk mengetahui jenis herbisida yang efektif untuk mengendalikan mengendali kan gulma tertentu, terutama jenis yang resisten dan berbahaya berbahaya bagi bagi tanaman. tanaman. Untuk menunjang penggunaan herbisida dalam pengelolaan gulma, termasuk “pengelolaan resistensi”, klasifikasi herbisida perlu diketahui. Herbisida diklasifikasikan secara “alphabetics” sesuai dengan klas kimianya, cara penggunaan, mode of action, dan kesamaan dari gejala yang ditimbulka ditimbulkan. n.
Berdasarkan klas kimia, herbisida saat ini terdiri dari 40 klas atau group, dengan total bahan aktif sebanyak 507 jenis. Groups of Herbicides
• amide herbicides - 27 jenis • anilide herbicides herbicides - 17 jenis • arylalanine herbicides - 3 jenis • chloroacetanili chloroacetanilide de herbicides - 17 jenis • sulfonanili sulfonanilide de herbicides - 8 jenis • antibiotic herbicides - 1 jenis • aromatic acid herbicides • benzoic acid herbicides – herbicides – 4 4 jenis pyrimidinyloxybenzoic ybenzoic acid herbicides – herbicides – 2 2 jenis • pyrimidinylox • pyrimidinylthi pyrimidinylthiobenzoic obenzoic acid herbicides – herbicides – 1 1 jenis • phthalic acid herbicides – herbicides – 1 1 jenis • picolinic acid herbicides – herbicides – 3 3 jenis • quinolin quinolinecarboxylic ecarboxylic acid herbicides – herbicides – 2 2 jenis • arsenical herbicides - 9 jenis • benzoylcyclohexaned benzoylcyclohexanedione ione herbicides herbicides – – 2 2 jenis • benzofuranyl alkylsulfonate herbicides - 2 jenis
• • • • • • • • • • • • • •
carbamate herbicides – herbicides – 7 7 jenis carbanilate herbicides – herbicides – 14 14 jenis cyclohexene oxime herbicides – herbicides – 9 9 jenis cyclopropylisoxazole herbicides – herbicides – 2 2 jenis dicarboximide dicarboximid e herbicides herbicides – 6 jenis – 6 dinitroaniline dinitroani line herbicides herbicides – – 13 13 jenis dinitrophenoll herbicides dinitropheno herbicides – – 8 8 jenis diphenyl ether herbicides – herbicides – 1 1 jenis – nitrophenyl ether herbicides – herbicides – 16 16 jenis dithiocarbamate dithiocarbama te herbicides herbicides – – 2 2 jenis halogenated aliphatic herbicides – herbicides – 9 9 jenis imidazolinone imidazoli none herbicides herbicides – – 6 6 jenis inorganic herbicides – herbicides – 10 10 jenis nitrile herbicides – herbicides – 7 7 jenis organophosphorus organophospho rus herbicides herbicides – – 12 12 jenis
• phenoxy herbicides – herbicides – 10 10 jenis – phenoxyacetic herbicides – herbicides – 6 6 jenis – phenoxybutyric herbicides – herbicides – 5 5 jenis – phenoxypropioni phenoxypropionic c herbicides herbicides – – 8 8 jenis • aryloxyphenoxypropi aryloxyphenoxypropionic onic herbicides herbicides – – 18 18 jenis phenylenediamine amine herbicides herbicides – 2 jenis • phenylenedi – 2 • pyrazolyloxyacetoph pyrazolyloxyacetophenone enone herbicides herbicides – – 2 2 jenis • pyrazolylphenyl herbicides – herbicides – 2 2 jenis • pyridazine herbicides – herbicides – 3 3 jenis • pyridazinone herbicides – herbicides – 8 8 jenis • pyridine herbicides – herbicides – 11 11 jenis • pyrimidined pyrimidinediamine iamine herbicides herbicides – – 2 2 jenis • quaternary ammonium herbicides – herbicides – 6 6 jenis • thiocarbamate herbicides – herbicides – 18 18 jenis herbicides – 3 3 jenis • thiocarbonate herbicides – • thiourea herbicides – herbicides – 1 1 jenis
• triazine herbicides – herbicides – 3 3 jenis – chlorotriazine herbicides – herbicides – 14 14 jenis – methoxytriazine herbicides - 6 jenis – methylthiotria methylthiotriazine zine herbicides herbicides – – 9 9 jenis • triazinone herbicides – herbicides – 6 6 jenis • triazole herbicides – herbicides – 4 4 jenis • triazolone herbicides – herbicides – 5 5 jenis • triazolopyrimidi triazolopyrimidine ne herbicides herbicides – – 6 6 jenis • uracil herbicides – herbicides – 6 6 jenis • urea herbicides – herbicides – 10 10 jenis – phenylurea herbicides – herbicides – 28 28 jenis – sulfonylurea herbicides • pyrimidinylsul pyrimidinylsulfonylurea fonylurea herbicides herbicides – – 21 21 jenis • triazinylsulfonyl triazinylsulfonylurea urea herbicides herbicides – – 11 11 jenis – thiadiazolyl thiadiazolylurea urea herbicides herbicides – – 5 5 jenis herbicides – 49 49 jenis • unclassified herbicides –
– Physical Properties: Properties: • • • • • • • • • •
Appearance: 2,4-D is a white powder . Chemical Name: (2,4-dichlorophenoxy)acetic Name: (2,4-dichlorophenoxy)acetic acid . Molecular Weight: 221.04 Weight: 221.04 Formula:C8H6Cl2O3 Formula: C8H6Cl2O3 Activity:herbicides Activity: herbicides (phenoxyacetic (phenoxyacetic herbicides) herbicides ) plant growth regulators (auxins (auxins)) Water Solubility: 900 Solubility: 900 mg/L @ 25 C (acid) . Melting Point: 140.5 C Vapor Pressure: 0.02 Pressure: 0.02 mPa @ 25 C (acid) Partition Coefficient: 2.81 Coefficient: 2.81 Adsorption Coefficient: 20 (acid)
– Exposure Guidelines: Guidelines: • • • • • •
ADI: 0.3 mg/kg/day MCL:: 0.07 mg/L MCL 0.01 mg/kg/day RfD: 0.01 RfD: PEL: 10 PEL: 10 mg/m3 (8-hour) HA:: Not Available HA TLV:: Not Available TLV
– Physical Properties: Properties: • Appearance: Glyphosate is a colorless crystal at room temperature . • Chemical Name: N-(phosphonomethyl) Name: N-(phosphonomethyl) glycine . • Molecular Weight: 169.08 Weight: 169.08 • Formula: C3H8NO5P • Activity: herbicides (organophosphorus herbicides ) • Water Solubility: 12,000 Solubility: 12,000 mg/L @ 25 C . • Melting Point: 200 C . • Vapor Pressure: negligible Pressure: negligible . • Partition Coefficient: -3.2218 Coefficient: -3.2218 - -2.7696 . • Adsorption Coefficient: 24,000 (estimated) .
– Exposure Guidelines: Guidelines: • • • • • •
ADI: 0.3 mg/kg/day . MCL:: Not Available . MCL 0.1 mg/kg/day . RfD: 0.1 RfD: PEL: Not PEL: Not Available . HA:: 0.7 mg/L (lifetime) . HA TLV:: Not Available . TLV
– Physical Properties: Properties: • Appearance: Propanil, the technical product is brownish, crystalline solid with an organic acid odor . • Chemical Name: 3',4'-dichloropropionanilide Name: 3',4'-dichloropropionanilide . • Molecular Weight: 218.08 Weight: 218.08 .
• Formula: Formula:C9H9Cl2NO. C9H9Cl2NO. • Activity: Activity:herbicides herbicides (anilide (anilide herbicides). herbicides). • • • • •
Water Solubility: 225 Solubility: 225 mg/L @ 25 C . Melting Point: 81-91 C (technical) . Vapor Pressure: 12 Pressure: 12 mPa @ 60 C . Partition Coefficient: 2.2856 . Adsorption Coefficient: 149 .
– Exposure Guidelines: Guidelines: • • • • • •
ADI: Not Available . MCL:: Not Available . MCL RfD: 0.005 mg/kg/day . PEL: Not PEL: Not Available . HA:: Not Available . HA TLV:: Not Available. TLV
– Physical Properties: Properties: • Appearance: Paraquat salts are colorless, white, or pale yellow crystalline solids, which are hygroscopic and odorless . • Chemical Name: 1,1'-dimethyl-4,4'-bipyridinium Name: 1,1'-dimethyl-4,4'-bipyridinium . • Molecular Weight: 257.20 Weight: 257.20 0 • Formula: Formula:C12H14N2 C12H14N2 • Activity: herbicides (quaternary (quaternary ammonium herbicides) herbicides) • Water Solubility: 700,000 Solubility: 700,000 mg/L @ 20 C . • Melting Point: Decomposes @ 300 C . • Vapor Pressure: Negligible Pressure: Negligible @ room temperature (paraquat dichloride) • Partition Coefficient: 4.4683 . • AdsorptionCoefficient: 1,000,000 (estimated) .
– Exposure Guidelines: Guidelines: • • • • • •
ADI: 0.004 mg/kg/day . MCL:: Not Available . MCL RfD: 0.0045 RfD: 0.0045 mg/kg/day . PEL: Not PEL: Not Available . HA:: 0.03 mg/L (lifetime) . HA TLV:: 0.1 mg/m3 (8-hour) (respirable fraction) . TLV
– Physical Properties: Properties : • Appearance: Simazine is a white or colorless crystalline solid . • Chemical Name: 6-chloro-N2,N4-diethyl-1,3, 6-chloro-N2,N4-diethyl-1,3,5-triazine-2,45-triazine-2,4diamine . • Molecular Weight: 201.70 Weight: 201.70 • Formula: Formula:C7H12ClN5 C7H12ClN5 • Activity: algicides herbicides (chlorotriazine ( chlorotriazine herbicides) herbicides ) • Water Solubility: 5 Solubility: 5 mg/L @ 20 C . • Melting Point: 225-227 C . • Vapor Pressure: 0.000810 Pressure: 0.000810 mPa @ 20 C . • Partition Coefficient: 1.9600 . • Adsorption Coefficient: 130 . – Exposure Guidelines: Guidelines : • ADI: Not Available . • MCL MCL:: 0.004 mg/L . • RfD: 0.005 mg/kg/day . • PEL: PEL: Not Not Available . • HA HA:: Not Available . • TLV TLV:: Not Available.
Berdasarkan mode of action, herbisida dapat dibagi dalam klas: 1. Growth Regulators Serupa dengan aktivitas hormon tumbuhan (Phytohormone Phytohormone). ). Dalam konsentrasi rendah mendorong pertumbuhan dan perkembangan tanaman, tetapi dalam konsentrasi tinggi menghambat pertumbuhan, bahkan bisa mematikan. a. Benzoic Acids Dicamba b. Phenoxy Acetic Acids 2,4-D 2,4-DB c. Pyridines Triclopyr Clopyralid
Mode of Action: Action: Cause uncontrolled growth leading to plant death through overstimulation of the hormone auxin. Symptoms: Epinasty of leaves and swollen stems; malformed brace roots on corn at later stages. Active on dicots. 2,4-D applied late on corn. Note malformed brace roots.
Growth Regulator Injury Regulator Injury
Growth Regulator Injury
Herbisida Pyridine
Injury Symptoms: Symptoms: kerusakan daun, layu dan kemudian mengering, kadang-kadang batang terputar atau berbelit, tertekuk ke bawah, pertumbuhan abnormal, lamalama mengering dan mati.
2. Amino Acid Synthesis Inhibitors Mencegah tumbuhan dari pembentukan tiga kelompok asam amino penting dalam tumbuhan yaitu phenylalanin phenylalanine e, tryosine tryosine dan dan tryptophan tryptophan.. Akibatnya akan menghambat menghambat sintesa protein dalam tumbuhan. a. Imidazolinones
Imazapyr
Imazethapyr
Imazamox
Imazaquin
Phenylalanine
Tyrosine
Tryptophan
Amino Acid Inhibitors:
Field shot of Imazapyr rotational rotational injury to cotton.
b. Sulfonyl-ureas
Nicosulfuron
Primisulfuron
Chlorimuron
Ethyl Chlorimuron
Methyl Thifensulfuron
Primisulfuron
Prosulfuron
Oxasulfuron
Halosulfuron
Amino Acid Synthesis Inhibitors
Sulfonylurea
Mode of Action: Action: Menghambat enzym ALS or or AHAS (acetohydroxyacid synthase). Injury Symptoms: Symptoms: Aplikasi lewat lewat tanah dan daun mematikan secara perlahan, hilangnya dominasi kuncup pucuk, khlorosis, dan pemendekan ruas ruas batang. Tum Tumbuhan buhan pita (grasses) menjadi menjadi kerdil disertai khlorosis (hilangnya hijau daun) atau berwarna ungu. Tanaman jagung bisa menjadi kerdil serta terjadi hambatan pada akar.. Daun menjadi keriting, serta berwarna kuning. Demikian juga akar gejala pada tumbuhan berdaun lebar lebar,, gejalanya hampir
Mode of Action: Action: and Glyphosate and Glyphosate glyphosate-trimesium glyphosate-trimesi um ( Sulfosate)) inhibit EPSP Sulfosate synthase; glufosinate inhibits glutamine synthetase.
Amino Acid Derivative Injury
Injury Symptoms: Symptoms: Glyphosate and Glyphosate and Glyphosate-trimesium:: Glyphosate-trimesium new growth turns yellow, then brown and dies within 10 to 14 days. Glufosinate symptoms are much quicker (2-4 days).
c. Sulfo-namides Flumetsulam Clorasulam d. Amino Acid Derivatives Glufosinate Glyphosate 3. Lipid Synthesis Inhibitors Menghambat aktivitas enzym Acetyl CoA Corboxylase (ACCase) dalam proses respirasi dan pembentukan asam lemak dalam tumbuhan. tumbuhan. a. Aryl-oxy-phenoxy-propio Aryl-oxy-phenoxy-propionate nate Quizalofop Fluazifop Diclofop Fenoxaprop b. Cyclo-hexane-diones Sethoxydim Clethodim
Lipid Synthesis Inhibitor Injury
Mode of Action: Action: Inhibition of acetyl CoA carboxylase enzyme. Injury Symptoms: Symptoms: Foliar activity reddening of leaves and stems necrotic at nodes. Injury is seen in grasses only. Newer leaf tissue will be yellow (chlorotic) or brown (necrotic) and the leaves in the leaf whorl can be easily separated from the rest of the plant. Growing point turns yellow, brown and dies. Occasionally chlorotic or necrotic spots are present on soybean leaves, believed to be caused by surfactants and/or emulsifiers in the formulation.
4. Seedling Growth Inhibitors Umumnya efek dari herbisida yang diaplikasikan lewat tanah sebgai herbisida pra-tumbuh, menghambat akar atau menghambat tunas. a. Dinitro-anilines Benefin Pendimethalin Ethalfluralin Trifluralin b. Chloro-acet-amide Chloro-acet-amides s and Thio-phenamines Metachlor Dimethanamide Acetochlor Alachlor c. Thio-carbamates EPTC Butylate Triallate
Seedling Growth Inhibitor Injury by Dinitroanilines
Mode of Action: Action: mitotic disruptor - inhibits cell division and inhibits lateral root formation through inhibition of tubulin protein synthesis. Injury Symptoms: Symptoms: Soil activity - include stunted plants that do not fully emerge from the soil and short thick lateral roots. Grass shoots are short and thick and may appear red or purple in color. Broadleaf plants may have swollen hypocotyls. Following preemergence treatments, callus tissue may appear at the base of soybean stems. Inhibits main and lateral roots, causes swollen root tips, swollen hypocotyledons at ground line, and late emergence. Rough, crumbled leaves on broadleaves.
5. Photosynthesis Inhibitors Menghambat proses pemanfaatan energi sinar matahari bagi pertumbuhan dan perkembangan tanaman. a. Triazines Atrazine Cyanazine Simazine Metribuzine b. Phenyl-ureas Linuron c. Benzo-thiadiazoles Bentazon d. Nitriles Bromoxynil e. Pyradazines Pyridate
Mode of Action: Action : D-1 quinone binding protein of photosystem II.
Triazines
Benzothiadiazoles Photosynthesis Inhibitor Injury
Injury Symptoms: Symptoms : soil and foliar activity chlorosis and necrosis at leaf tips and margins on older leaves first (lower leaves) followed by interveinal chlorosis and lower leaf drop. Photosynthesis inhibitors do not prevent seedlings from germinating or emerging. Injury symptoms only occur after the cotyledons and first leaves emerge. Initial injury symptoms include yellowing of the leaf margins or tips. In broadleaf plants, yellowing between leaf veins may occur. Older and larger leaves will be affected first because they take up more of the herbicide from the water solution and they are the primary photosynthetic tissue of the plant. Injured leaf tissue will eventually turn brown and die. Due to the chemical nature of the herbicide-soil relationship, injury symptoms are likely to increase as soil pH increases (above 7.2).
6. Cell Membrane Disruptors Umumnya pengaruh dari herbisida kontak yang dapat mematikan sel-sel tumbuhan di permukaan tanah. a. Bipyridiliums Paraquat b. Diphenyl-ethers Aciflurofen Lactofen Fomesafen c. Iso-urazole Fluthiacet-methyl d. N-phenyl-thalimides Flumiclorac-pentyl e. Tri-azolinones Sulfentrazone
Cell Membrane Disruptor Injury Mode of Action: Disrupts cell permeability (membranes) by producing free radicals, activated by sunlight. It also affect photosyntetic activity.
Paraquat on soybean Paraquat on 24 hours after application.
7. Pigment Inhibitors a. Isoxa-zolidones
Clomazones
b. Isoxa-zoles
Isoxaflutole
c. Pyridazinone
Norflurazon
Pigment Inhibitor Injury
Norflurazon
Pyridazinone
Mode of Action: Inhibition of phytoene desaturase and subsequent blocking of carotenoid biosynthesis. Injury Symptomology: Interveinal whitening of leaf and stem tissue becomes apparent as susceptable seedlings emerge from soil. Tissue eventually becomes necrotic and dies.
B. RESPONS MORFOLOGI TUMBUHAN TERHADAP HERBISIDA Herbisida menyebabkan sejumlah perubahan dalam pertumbuhan maupun struktur dari tumbuhan. Perubahan ini terentang dari hanya menghambat pertumbuhan sampai dengan penyimpangan morfologis secara menyolok. Perlu diketahui bahwa perubahanperubahan fisiologis atau biokimia terjadi mendahului perubahan-perubahan perubahan-perubah an morfologis yang teramati. Beberapa herbisida diketahui mampu mengganggu pembelahan sel, perbesaran sel, diferensiasi jaringan, selanjutnya menyebabkan kerusakan sel-sel atau jaringan. Perubahan yang terjadi terjadi meliputi penghambatan penghambatan pertumbuhan, efinasti, pertumbuhan yang tidak normal, chlorosis pada daun, albino, nekrosis, mengurangi pembentukan kutikula maupun organel, dan modifikasi membran.
• Hambatan terhadap pertumbuhan mungkin merupakan akibat langsung dari gangguan terhadap pembelahan dan perbesaran sel, atau tidak langsung akibat dari defisiensi substrat untuk pertumbuhan karena terhambatnya fotosintesis. • Pembelahan sel atau mitosis bisa terhambat oleh beberapa herbisida, termasuk Carbamate, Thiocarbamate, Dinitroaniline,, dll Dinitroaniline dll.. Dinitroaniline Dinitroaniline menyebabkan menyebabkan penyimpangan penyimpang an pada mitosis yang menghasilkan sel-sel dengan banyak inti (multinucleate (multinucleate). ). Herbisida dari kelompok Auxin kelompok Auxin seperti 2,4-D 2,4-D,, pengaruhnya menstimulir pembelahan pembelaha n dan perbesaran sel pada jaringan parenkima tertentu sehingga menyebabkan perkembang-biakan jaringan yang masif, masif, sementara menghambat menghambat pembelahan pembelahan sel pada jaringan meristem pucuk.
• Pelenturan (epinasty), pertumbuhan menyerupai spiral (twisting), batang dan daun berombak (curling), merupakan gejala umum dari keracunan herbisida kelompok Auxin kelompok Auxin,, termasuk phenoxy, 2,3,6-TBA, Dicamba, Fenac dan Fenac dan Picloram.. Herbisida tersebut bisa juga mendorong Picloram pertumbuhan akar adventif dan pembentukan callus. • Gejala nekrosis pada daun yang tidak didahului oleh klorosis bisa terjadi akibat penggunaan herbisida-herbisida kontak, seperti Diquat, Paraquat, Dinoseb, dll. dll. Umumnya, gajala tersebut timbul akibat kerusakan dari membran sel. Herbisida Naptalam Naptalam diketahui diketahui menghambat respons geotropis dan fototropis. • Masih banyak gejala-gejala morfologis lainnya akibat dari keracunan herbisida dari berbagai jenis, tergantung dari species, stadium pertumbuhan atau perkecambahan, keadaan lingkungan, dll.
C. HERBISIDA DAN TUMBUHAN Apabila terjadi kontak kontak antara herbisida dengan dengan tumbuhan, maka senyawa kimia tersebut akan mempengaruhi berbagai proses yang terjadi dalam pertumbuhan. Sebaliknya, aksi dari senyawa kimia itu dipengaruhi pula oleh sifat morfologi dan anatomi tumbuhan, maupun oleh sejumlah proses-proses fisiologi dan biokimia yang terjadi didalam tumbuhan. Proses tersebut meliputi: 1. Absorpsi. 2. Translokasi. 3. Nas Nasib ib mole molekul kul her herbi bisid sida a di dal dalam am tumb tumbuha uhan. n. 4. Res Respon pons s bi bioki okimia mia ter terhad hadap ap her herbis bisid ida. a. Beberapa istilah yang perlu diketahui yang terkait dengan proses fisiologi dan biokimia tumbuhan :
a. M o d e o f a c t i o n adalah serangkaian dari kejadian adalah
kejadian dari pertama kontak herbisida dengan tumbuhan, sampai kepada pengaruh akhirnya berupa kerusakan atau kematian tumbuhan. b . M ec e c h a n i s m o f a c t i o n adalah adalah reaksi-reaksi
biofisika dan biokimia yang menghasilkan pengaruh akhir dari herbisida. c. Symplast adalah translokasi unsur hara atau adalah
produk fotosintesis yang melalui jaringan pembuluh tapis (p h l u e m ). ). d . A p o p l a s t adalah adalah translokasi yang melewati jaringan pembuluh pembuluh kayu (x y l e m ). ).
1. ABSORPSI Ada dua tempat yang yang umum bagi masuknya masuknya herbisida ke dalam tubuh tumbuhan, yaitu lewat daun daun dan dan akar . Selain itu, absorpsi bisa terjadi lewat batang termasuk koleoptil atau atau tunas tunas muda. Biji juga dapat dapat menyerap menyerap herbisida. a. Absorpsi Daun Masuknya herbisida ke dalam daun bisa melalui permukaan daun dan/atau lewat stomata terutama herbisida yang mudah menguap. Absorpsi lewat kutikula sangat dipengaruhi oleh komposisi kutikula yang umumnya tidak homogen. Bagian luar tersusun dari lapisan lilin (wax); sedangkan bagian dalam tersusun dari kutin. kutin. Makin ke dalam dalam komposisi lilin makin berkurang, tetapi sebaliknya makin keluar komposisi kutin makin berkurang.
• Pada antar fase kutikula – kutikula – dinding dinding sel, kutin kontak dengan pektin, dan pektin dengan selulose dari dinding sel (lihat (lihat gambar berikut). berikut). Ada perubahan yang berangsur-angsur didalam sifat p o l a r dari kompleks kutikula-dinding sel dari permukaan lilin ke selulosa. Lilin dari kutikula bersifat sangat n o n p o l a r (hydrophobic ), diikuti berturut-turut oleh kutin, hydrophobic), pektin dan selulosa. Selulosa itu sendiri adalah a r (hydrophilic senyawa p o l ar (hydrophilic). ). Karena itu senyawa polar cukup sukar untuk dapat masuk melewati lapisan lilin lilin kutikula. kutikula. Makin tebal tebal lapisan lapisan lilin lilin makin sukar larutan polar menembus kutikula daun. Biasanya senyawa polar dapat masuk lewat permukaan kutikula yang retak atau rusak karena gangguan hama atau lewat stomata.
• Begitu senyawa polar dapat melewati lapisan lilin kutikula, maka penetrasi selanjutnya akan lebih mudah untuk sampai ke dinding sel atau protoplasma. Sebaliknya Sebaliknya,, senyawa senyawa non-polar lebih mudah menembus lilin kutikula, tetapi makin kedalam makin sukar untuk sampai ke dinding sel atau protoplasma, dan selanjutnya ke jaringan pengangkut. Gambar diatas memperlihatkan rute hipotetis masuknya larutan herbisida polar (A) dan (A) dan non-polar (B) sampai (B) sampai mereka mencapai sistem transportasi simplastik lewat plasmodesmata atau mencapai sistem apoplastik lewat dinding sel. Persyaratan jumlah molekuler yang pasti agar herbisida dapat memasuki rute translokasi tersebut tidak diketahui.
• Sebagai contoh: Atrazine, contoh: Atrazine, Monuron Monuron dan Chlorpropham masuk Chlorpropham masuk lewat sistem apoplastik apoplastik,, sedangkan 2,4-D, Amiben dan Amiben dan Fenac Fenac masuk masuk lewat sistem simplastik simplastik.. Beberapa herbisida seperti Amitrole, Dalapon Dalapon dan dan Picloram Picloram dengan dengan mudah melewati kedua sistem tersebut. sistem tersebut. Substansi yang dapat menyebabkan herbisida kontak lebih intim dengan permukaan daun akan meningkatkan penyerapan. S u r f a c t a n t (surface (surface active agent) dapat meningkatkan penyerapan daun dengan (1 (1) mengurangi tegangan antarpermukaan sehingga memungkinkan pembebasan permukaan daun yang lebih baik; dan/atau (2 ( 2) memodifikasi substansi “serupa lilin” dan “serupa minyak” dari kutikula. Penambaha Penambahan n surfactant cenderung menyeragamkan serapan herbisida lewat daun untuk semua tipe tumbuhan.
Gambar permukaan daun melalui scanner elektron mikroskop. (a) Cynodon dactylon (235 x); retoflexus (b) Amaranthus retoflexus (100 x); (c) Verbascum thapsus (100 x);
(d) Abutilon theophrasti (66 x); (e) Cyperus esculentus (66 x); dan (f) Convolvulus arvensis (470 x) . Stomata daun Stomata daun
b. Absorpsi Akar Akar menyerap berbagai berbagai herbisida dari dalam tanah. Studi perbandingan laju serapan serapan oleh oleh akar menunjukkan bahwa beberapa herbisida (Monuron, (Monuron, Simazine)) diserap lebih cepat, sedangkan yang lain Simazine (Dalapon, Amitrole) Amitrole) lebih lambat. Beberapa herbisida diserap secara pasif (Monuron), sedangkan yang lain secara aktif (2,4-D) yang menggunakan energi. Herbisida yang masuk lewat akar melalui tiga rute: apoplas, simplas dan apoplas-simplas (gambar berikut). •
Rute apoplas apoplas meliputi meliputi pergerakan eksklusif di dalam dinding sel ke xylem. Pada rute ini herbisida harus melewati apa yang disebut dengan “Casparian strip”, strip”, kemudian masuk ke xylem.
Rute apoplas
Rute simplas
= molekul masuk lewat dinding sel (apoplast) o = molekul masuk lewat protoplasma (symplast) X = molekul masuk lewat dinding sel (apoplast) dan protoplasma (symplast). •
• Casparian strip ini adalah barier yang sukar dilewati air di dalam dinding sel dari endodermis yang memisahkan antara “cortex “ cortex”” dan “stele “stele”. ”. • Dilain pihak, rute simplas simplas berawal berawal dari masuknya larutan ke dalam dinding sel dan kemudian ke protoplas dari sel-sel epidermis, cortex atau keduanya. Dari protoplas, herbisida masuk ke endodermis, stele, dan phloem melalui saluran penghubung antar sel yang disebut “Plasmodesmata Plasmodesmata”. ”. • Rute apoplas-simplas apoplas-simplas sebetulnya sebetulnya serupa dengan rute simplas, tetapi dalam kenyataannya herbisida bisa kembali masuk ke dalam dinding sel setelah melewati casparian strip dan akhirnya masuk ke xylem. • Sifat fisika dan kimia herbisida itu sendiri sangat besar pengaruhnya terhadap rutw mana yang akan ditempuhnya.
•
Pada umumnya translokasi dari akar ke atas sebagian besar lewat rute xylem (traspiration stream), hanya sebagian kecil yang lewat phloem.
c. Absorpsi Tunas Beberapa senyawa herbisida di dalam tanah bisa diserap oleh koleoptil atau tunas yang baru tumbuh setelah biji berkecambah. Contoh: tunas muda dari dari - g a l li l i adalah bagian yang gulma E c h i n o c h l o a c r u s -g terpenting tempat penyerapan EPTC dan juga bagian yang terutama yang menderita kerusakan. EPTC adalah herbisida “pre“pre -emergence”. d. Absorpsi Batang Penyemprotan herbisida langsung ke batang tumbuhan bukanlah praktek yang umum dalam pengendalian pengendali an gulma, kecuali kalau itu ditujukan untuk pengendalian gulma jenis pohon (berkayu).
•
Pada perlakuan lewat batang, herbisida bisa diaplikasikan diaplikasika n lewat: (1) kulit batang, biasanya hanya untuk pohon-pohon yang kecil atau semak; (2) potongan atau lobang pada batang, untuk mengendalikan mengendali kan pohon-pohon besar; dan (3) tonggak pohon atau tunas untuk mencegah pertunasan kembali.
2. TRANSLOKASI Translokasi herbisida merupakan bagian yang penting dalam pengendalian gulma, terutama sekali pada gulma yang mempunyai organ reproduktif di bawah permukaan tanah. Herbisida ditranslokasikan di dalam tubuh tumbuhan melalui pergerakan simplastik dan apoplastik atau keduanya.
•
Dilihat dari pergerakannya, dapat dibedakan: pergerakan bebas, pergerakan terbatas dan hampir tanpa pergerakan (lihat tabel berikut).
a. Translokasi Simplastik Herbisida yang terangkut lewat simplas akan mengikuti pola pergerakan produk fotosintesis. Herbisida bergerak antar sel di dalam daun lewat plasmodesmata sampai ke phloem (pembuluh tapis) dan tersebar ke seluruh seluruh bagian tumbuhan yang memerlukan produk fotosintesis. Karena translokasi simplastik ini terkait dengan proses fotosintesis, maka faktor-faktor yang berpengaruh terhadap fotosintesis juga akan mempengaruhi kecepatan translokasi herbisida, disamping jenis dan konsentrasi herbisida.
Diagram menggambarkan rute translokasi herbisida dalam tumbuhan
• Jaringan phloem adalah jaringan hidup, bila terjadi kerusakan sel, misalnya konsentrasi herbisida terlalu tinggi, maka akan terjadi hambatan translokasi. Translokasi lewat phloem nampaknya melibatkan suatu aliran massa (mass (mass flow ) larutan. Tenaga dorong dari aliran ini berasal dari perbedaan tekanan turgor antara sel-sel yang berfotosintesis dengan sel-sel yang menggunakan hasil fotosintesis, terutama gula. Sel-sel yang berfotosintesis (bertekanan turgor tinggi) dinamakan S o u r c e , sedangkan yang menggunakan produk fotosintesis (bertekanan turgor rendah) dinamakan Sink . Plasmodesmata dan phloem adalah jaringan hidup, oleh karena itu herbisida yang mempunyai sifat racun akut akan mematikan jaringan tersebut sehingga terjadi hambatan translokasi.
b. Translokasi Apoplastik Herbisida diserap lewat akar bergerak melalui apoplas bersama-sama dengan pergerakan air dan larutan mineral. Tenaga dorong dari pergerakan pergerakan ini ini akibat dari penguapan air lewat daun. Pembuluh xylem dianggap jaringan mati, karena itu hampir semua herbisida termasuk yang sangat beracun dapat mudah terangkut lewat pembuluh xylem. Mekanisme masuknya herbisida lewat jaringan phloem tidak diketahui. Apabila terjadi penyerapan herbisida lewat akar melalui jaringan phloem maka diperkirakan akan terjadi akumulasi di ujung akar (root tips) atau jaringan meristimatik dan sangat kecil kemungkinan terjadi translokasi atau pemindahan ke bagian atas permukaan tanah (shoots).
c. Translokasi Apoplastik – Apoplastik – Simplastik Simplastik Trnaslokasi apoplastik – apoplastik – simplastik simplastik bisa terjadi melalui diffusi sederhana atau serapan aktif (active uptake). Dari sel-sel ini ini herbisida herbisida bisa masuk ke jaringan pembuluh pembuluh yang lain baik xylem xylem atau phloem. 3. NASIB MOLEKUL HERBISIDA DI DALAM TUMBUHAN. Herbisida yang masuk masuk ke dalam tubuh tumbuhan akan mengalami perubahan susunan molekul akibat terjadinya reaksi-reaksi kimia di dalam tubuh tumbuhan. Kebanyakan dari reaksi tersebut dikatalisa oleh enzym tertentu (reaksi biokimia), tetapi ada juga terjadi reaksi kimia murni (non-enzymatic reaction). Perubahan susunan molekul dari herbisida tersebut umumnya menjadikan herbisida kurang beracun atau bahkan hilang daya racunnya, yang y ang dikenal dengan istilah I n a c t i v a t i o n .
Contoh: simazine → hydroxy-simazine hydroxy-simazine yang yang tidak aktif sebagai herbisida. Tetapi ada kalanya perubahan susunan molekul herbisida meningkatkan aktifitasnya. Hal tersebut dikenal dengan istilah Activation . Contoh: β-oksidasi dari 2,4-DB → 2,4-D 2,4-D.. Reaksi yang terjadi dalam proses degradasi herbisida di dalam tumbuhan tingkat tinggi :
a. Re Redu duks ksii b. Ok Oksi sida dasi si c. Hi Hidr drol olis isis is d. Hi Hidr drok oksi sila lasi si e. De Deha halo loge gena nasi si f. Dethiolasi
g. De Deam amin inas asii h. Dek Dekarb arboks oksililasi asi i. Dealkilasi j. Dealkioksila Dealkioksilasi si k. De Deal alki kilt lthi hiol olas asii l. Konjugasi
Pada dasarnya perubahan molekuler dari herbisida menybabkan herbisida kehilangan daya racunnya terhadap tumbuhan, baik itu daya racun menurun atau bahkan menjadi senyawa yang tidak aktif sebagai herbisida. Proses hidrolisis umunya menghasilkan produk yang tidak aktif sebagai herbisida. Demikian juga dengan proses dealkilasi, substitusi kelompok alkil tidak hanya menghasilka menghasilkan n perubahan dari toksisitas herbisida, tetapi juga menghasilkan berbagai selektivitas dalam berbagai jenis tumbuhan. Bila ini terjadi pada tanaman, akan akan sangat bermanfaat karena tanaman akan tahan terhadap herbisida yang bersangkutan, sehingga tidak menimbulkan kerugian. Proses konjugasi berarti molekul herbisida diikat oleh senyawa (zat) yang terdapat di dalam tubuh tumbuhan seperti gula, protein, lipida, asam amino, glykosida, dll, sehingga herbisida kehilangan daya racunnya.
a. Oxidation Ada tiga macam bentuk bentuk oksidasi yang terjadi di di dalam tumbuhan tingkat tinggi yaitu: (a) α-oksidasi, (b) βoksidasi , dan (c) ω-oksidasi. Masing-masing proses tersebut berlangsung pada tiga tempat yang berbeda dari rantai samping. Untuk menggambarkan ketiga bentuk oksidasi tersebut dipilih herbisida dari kelompok phenoxy kelompok phenoxy yang diketahui mengalami ke tiga proses oksidasi tersebut. 1) α-oxidation ω-(2,4-dichlorophen -(2,4-dichlorophenoxy) oxy) alkane nitrile mengalami αoksidasi sehingga menjadi: R – – O O – – (CH (CH2)n – CN → R – O – O – – (CH (CH2)n-1 – – COOH COOH R = 2,4-dichloroph 2,4-dichlorophenoxy enoxy
2) β-oxidation β-oksidasi dari dari 2,4-dichlorophenoxy acids (dari ω-phenoxyalkanoic acid) ada dua kemungkinan : (1) jumlah atom C pada rantai samping genap akan di degradasi menjadi senyawa aktif secara kimiawi (2,4-D); (2) jumlah atom C yang ganjil akan mengalami degradasi menjadi senyawa yang tidak stabil yang kemudian akan dikonversi menjadi senyawa yang lebih sederhana CO2 dan 2,4dichlorophenol dichlorophen ol yang y ang tidfak aktif sebagai herbisida. -(CH2CH2)n R – – O O – – (CH (CH2) n (genap) – – CH CH2COOH --------→ --------→ R – O – O – – CH CH2COOH -(CH2CH2)n
(2,4-D = aktif )
R – – O O – – (CH (CH2)n (ganjil) – – CH CH2COOH --------→ -------- → [R – O O – – COOH] COOH] ----(2,4-dichlorophenol = tidak aktif ) -------→ ------→ R – OH – OH + CO 2.
3) ω-oxidation ω-oksidasi dari 10-phenoxy-n 10-phenoxy-n-decanoic acid menghasilkan phenol + asam karboksilat.
R – – O O – – CH CH2 – – (CH (CH2)8 – COOH → O R
O
C
(CH2)8
R – OH + CH3 – – (CH (CH2)8 - COOH
R =
C L C L
(COOH)
→
b. Decarboxylation Beberapa hertbisida termasuk phenoxy, benzoic, dan urea mengalami dekarboksilasi. Bentuk umumnya sbb: R
COOH
RH + CO2
Contoh: Chloramben (benzoic acid) CL
COOH
CL +
NH2
NH2 CL
Chloramben
CL
2,5 - dichloroaniline
CO2
Dekarboksilasi dari kelompok Urea lebih kompleks, sebab selain dekarboksilasi sekaligus terjadi deaminasi dan hidrolisis sehingga terjadi degradasi dari urea menjadi aniline drivative . H R
N
O C
NH2
+H2O
NH2 + CO2 + NH3
R
Secara lebih rinci dapat dilihat pada diagram dibawah ini: R 1
H
O
N
C
R 2 N R 3
H
O
H
O R 2
H R 1
N
C
R 1
N R 3
N
C
N H
• (Lanjutan…….) H
O + H2O
R 1
N
C
NH2
R 1
NH2 + CO2 + NH3
aniline drivative
H
O
H
O
N
C
H R 1
N
C
N
R 1 X
conju co njugate gate dr driivati vative ve
nitrile drivative
R 1 = str stru uktu turr cincin cinci n; R 2 = -CH 3 R 3 = -CH 3 atau -OCH 3 (methoxy)
NO2
c. Hydroxylation Beberapa herbisida yang mengalami hidroksilasi a.l. phenoxy, benzoic, dan triazine. Hidroksilasi phenoxy diikuti dengan perpindahan posisi atom chlor pada cincin: O O
CH2COOH
CH2COOH CL
CL CL
OH O
CH2COOH
CL CL
2,4-Dichlorophenoxy acetic acid (2,4-D)
CL OH
Sedangkan pada dicamba (benzoic) tidak terjadi perpindahan atom chlor. COOH CL
OCH3 CL
COOH
CL OH
OCH3 CL
Pada triazine, hidroksilasi meliputi dechlorinasi, demetoksilasi demetoks ilasi atau demetilthiol demetilthiolasi. asi. Dalam hal ini gugus –CL, – CL, methoxy (-OCH3) atau 2 – 2 – methylthio methylthio ( - SCH3) digantikan dengan – dengan –OH. OH. Contoh dapat dilihat sbb.
hidroksilasi triazine: OH
C
C
N
R 1 N R 2
CL
C
N C N
2-chlorotriazine (aktitiff) (ak
R 3
R 1
N
N R 4
R 2
N
N
C
C
R 3 N
N
2-hidroxytriazine (tidak ak aktitiff)
R
Pada tanaman padi padi terjadi hydrolisa propanil propanil menjadi menjadi 3,4-dichloroaniline 3,4-dichloroani line yang selanjutnya mengalami degradasi menjadi glucose complex dan lignin complex. CL O CL
NH
Propanil
C
CH2CH3
CL O
CL
NH
C
CHOCH 3
3,4-dichloroacetanilide CL
CL
NH2 +
3,43, 4-dichl dichloro oroani anillene
Glucose complex
Lignin complex
CH3CHOHCOOH
lac actic tic acid
d. Hydrolysis Hidrolisis herbisida di dalam tubuh tumbuhan merupakan hal yang umum terjadi. Beberapa herbisida herbisida yang mengalami hidrolisis a.l. phenoxy, carbamate, thiocarbamate, triazine, urea, dll. Produk dari dari hidrolisis biasanya tidak aktif sebagai herbisida. O R 2 R 1
O
C
N
+ H2O
R 3 O R 2 R 1
OH
+
HO
C
N R 3
Hydrolysis of a model carbamate molecule.
e. Dealkylation Substitusi kelompok alkil tidak nahya menghasilkan perubahan dari toksisitas herbisida, tetapi hanya menghasilkan berbagai selektivitas dalam berbagai jenis tumbuhan. Beberapa herbisida herbisida yang mengalami proses dealkilasi a.l.: triazine, urea, carbamate, thiocarbamate, dan dinitroanil dinitroaniline. ine. Pada herbisida tertentu tidak hanya terjadi dealkilasi tetapi sering diikuti dengan dealkioksilasi seperti pada kelompok u r e a berikut berikut ini:
O R
HN
C
CH3 N
dealkylation
OCH3
O R
NH
C
H N OCH3
dealkyoxylation
O R
NH
C
H N H
f. Konjugation Konjugasi berarti molekul herbisida diikat oleh senyawa (zat) yang terdapat di dalam tubuh tumbuhan seperti gula, protein, lipida, asam amino, glikosida, dll. Contoh: CL
COOH UPD-Glucose
CH2OH H
O H OH
H2 N
CL
COO CO O
H
HO
CL
H
N OH CL
Conjugation of chlora chloramben mben with gl glucos ucosee
H
C
N
H
H
serine N
N
C
N
N
N
C
C
NH2
NH2
CH2
Conjugation of amitrole with serine
CHCOOH NH2
4. Respons Biokimia Terhadap Herbisida. Herbisida. Apabila herbisida herbisida melewati apoplas dan masuk kedalam protoplasma yang hidup, bermacam reaksi biokimia akan berubah. Reaksi biokimia umumnya dihambat oleh herbisida, meskipun dalam beberapa kasus stimulasi mungkin terjadi. Perubahan reaksi biokimia tergantung pada jenis herbisida dan species species tumbuhan. Ada pengeruh primer dan ada pengaruh sekunder. Pengaruh primer terjadi pada awal waktu dengan konsentrasi herbisida yang rendah, dan pengaruhnya tidak mudah terlihat, misalnya pengaruh terhadap produksi energi ATP ATP.. Pengaruh sekunder terjadi pada waktu yang lebih panjang atau konsentrasi herbisida lebih tinggi, misalnya kerusakan sel terus berlanjut dengan kerusakan jaringan dan akhirnya kerusakan seluruh jaringan tumbuhan sehingga sehingga terjadi khlorosis, khlorosis, nekrosis dan kematian.
Respons biokimia utama yang disebabkan oleh herbisida dapat dibedakan dalam tiga kelompok: a. Res Respi piras rasii dan ele elektr ktron on tran transpo sport rt meto metocho chondr ndria ia,, b. Fo Foto tosi sint ntes esis is dan dan re reak aksi si Hi Hillll,, dan dan c. Si Sint ntes esa a asa asam m nuk nukle leat at da dan n pro prote tein in.. Ad a). Respirasi a). Respirasi dan elektron transpor metochondria. Respirasi dapat dibagi dalam tiga langkah; (1) glycolysis (konversi gula menjadi pyruvic acid); (2) siklus asam trikarboksilat (metabolisme asam piruvat terhadap CO 2 lewat rangkaian asam organik); dan (3) oxydative phosphorylation dan transport elektron (transport elektron dari asam organik menjadi ATP). Glikolisis terjadi di “ c y t o p l a s m ”, sedangkan ”, tricarboxylic acid cycle, oxydative phosphorylation, dan electron transport terjadi di “ m i t o c h o n d r i a”. ” .
Pada dasarnya, herbisida yang berpengaruh terhadap respirasi akan terjadi pada level mitochondria (langkah 2 dan 3). Namun, beberapa herbisida seperti 2,4-D dan dalapon berpengaruh terhadap glycolisa di cytoplasma. Senyawa kimia yang mengubah fungsi dari mitochondria mempengaruhi sisntesa energi ATP atau mengganggu transpor elektron dan perubahan energi. Beberapa herbisida yang mengganggu proses respirasi ini a.l. dinoseb, ioxynil, bromoxynil dan chlorflurazole. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat dari buku Plant Physiology . Ad b). Fotosintesis b). Fotosintesis dan reaksi Hill. Photosintesis merupakan proses yang kompleks, dimana CO2 dan H2O diubah menjadi senyawa organik dan O2 dengan kehadiran cahaya dan chloroplast.
Proses ini melibatkan dua seri reaksi: (1) reaksi membutuhkan cahaya, H2O, ADP, Pi, dan NADP+ , produknya adalah O2 , H+ , ATP dan NADPH. cahaya
H2O + ADP + Pi + NADP+ → O2 + H+ + ATP + NADPH chloropil
(2) Reaksinya sbb: CO2 + ATP + NADPH + H+ → (CH2O) + ADP + Pi + NADP+ .
Reaksi pertama disebut “light “ light reactions” reactions” dan reaksi kedua disebut “dark “ dark reactions”. reactions”. Untuk lebih jelas bisa dilihat pada gambar berikut.
H2O2 = hydrogen peroxide O2- = superoxide radical .
OH = hydroxyl radical
‘
O2 = single oxygen
Kedua reaksi reaksi tersebut tersebut terjadi terjadi di “chloroplas “chloroplast”. t”. Peaksi pertama terjadi pada membran chloroplast bagian dalam (lamellae atau thylakoides) dan reaksi kedua terjadi di dalam area interlamell interlamellae ae (stroma). Herbisida yang menghambat fotosintesa berpengaruh terhadap reaksi pertama (light reaction). Fiksasi CO2 menjadi berkurang dikarenakan berkurangnya produk dari reaksi cahaya (ATP + NADPH) akibat hambatan oleh herbisida, yang dibutuhkan dalam reaksi kedua. Dari gambar diatas, herbisida diuron menghambat transport elektron antara penerima elektron primer Q dan plastoquinone (PQ), atau secara umum disebut penghambat transport elektron. Herbisida yang lain yang juga menghambat transport elektron adalah urea, triazine, uracil dan bis-carbamate.
Triazine → mempengaruhi P II Urea → mempengaruhi P I dan P II. diperlukan konsentrasi yang lebih besar agar dapat mempengaruh mempengaruhii P I bila dibandingkan dibanding kan dengan konsentrasi yang diperlukan untuk mempengaruhi P II. Herbisida perfluidone mencegan pembentukan ATP, tetapi transpor elektron terus berlangsung. Herbisida bipyridilium (paraquat dan diquat) bekerja sebagai penerima elektron transpor dan menghambat reduksi Ferridoxin, sehingga mengubah Bipyridilium ion → Bipyridilium radical. Dengan adanya O 2 maka akan terbentu H2O2 (hydrogen peroxide) yang sangat beracun bagi tumbuhan.
Ad c). Sintesa c). Sintesa Asam Nukleat dan Protein. Metabolisme asam nukleat dan sintesa protein sangat erat terkait. Kedua proses ini dimulai dengan replikasi DNA diubah menjadi RNA terus selanjutnya ke protein. Proses yang kompleks ini melibatkan banyak reaksi yang tidak dijelaskan dalam kesempatan ini. Kenyataannya setiap herbisida dapat mempengaruhi reaksi yang terjadi sehingga berpengaruh terhadap pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Herbisida 2,4-D pemicu aktivitas polymerase RNA (enzym) sehingga meningkatkan RNA dan sintesa protein yang disertai dengan perkembangan sel massif (massive cell peroliferation) di dalam jaringan pada organ tertentu. Pada kensentrasi herbisida yang lebih tinggi, sebaliknya akan menghambat proses tersebut.
Dalam proses respirasi seperti yang telah diutarakan diatas, reaksinya adalah sbb: C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + energy Energy Balance Reaksi glycolysis, glycolysis, dari starch (C6H12O6) diubah menjadi pyruvic acid secara keseluruhan menghasilkan 8 ATP yang setara dengan 60 kcal/mole glukosa, atau sekitar 10% dari nilai total dari energi yang terdapat di dala molekul glukosa. Krebs Cycle, Cycle, tiap molekul pyruvate yang dioksidasi menghasilka menghasilkan n acetyl-CoA dan dilanjutkan dengan reaksi siklus Krebs secara keseluruhan menghasilkan 30 ATP. Jadi secara keseluruhan oksidasi karbohidrat menghasilka menghasilkan n 38 ATP
D. SEL SELECT ECTIVI IVITY TY OF HER HERBIC BICIDE IDES S Herbisida Selektif akan meghambat atau bahkan mematikan species tumbuhan tertentu (umumnya gulma), sedangkan species tumbuhan lain (umumnya tanaman) toleran terhadap perlakuan yang sama. Suatu herbisida selektif bagi suatu tumbuhan hanya dalam batasan tertentu. Batasan ini ditentukan oleh interaksi yang kompleks antara tumbuhan tumbuhan,, herbisida dan lingkungan lingkungan.. Mekanisme Selektivitas herbisida dilapangan dapat dilihat dari aspek fisik maupun fisiologis. Dari aspek fisik, selektivitas herbisida terhadap tumbuhan dilakukan dengan cara membatasi kontak langsung antara molekul-molekul herbisida dengan tumbuhan, terutama sekali bagi herbisida yang diaplikasikan lewat tanah.
Dari aspek fisiologis, selektivitas herbisida terhadap tumbuhan antara lain disebabkan oleh sifat toleransi tumbuhan terhadap herbisida tertentu melalui mekanisme fisiologis ataupun biokimia. 1. Peran Tumbuhan Ada 7 faktor yang yang mempengaruhi respon tumbuhan tumbuhan terhadap herbisida : umur tumbuhan, tumbuhan, laju pertumbuhan,, morfologi pertumbuhan morfologi,, fisiologi fisiologi,, proses biofisik, biofisik, proses biokimia dan biokimia dan keturunan keturunan (inheritance). (inheritance). a. Umur Tumbuhan Tumbuhan yang masih muda, muda, sebagian besar organ organ tumbuhan merupakan jaringan meristimatik, sehingga aktifitas biologis pertumbuhan sangat tinggi. Karena itu umur tumbuhan dapat merupakan faktor penentu bagi respon tubuhan terhadap herbisida tertentu. Umumnya tumbuhan yang masih muda lebih sensitif dibandingkan dengan tumbuhan yang lebih tua.
Penggunaan herbisida pra-tumbuh (pre-emergence herbicides) untuk mengendalikan kecambah gulma, umumnya tidak berpengaruh bagi gulma yang sudah tumbuh dan berkembang biak. b. Laju Pe Pertumbuhan Umumnya, tumbuhan dengan laju pertumbuhan yang cepat (fast-growing plants) lebih peka dibandingka dibandingkan n dengan tumbuhan dengan laju pertumbuhan yang lambat (slow-growing plants). c. Morfologi Morfologi tumbuhan dapat menentukan apakan dia menjadi sensitif atau tidak terhadap herbisida tertentu. Ada tiga faktor dalam dalam perbedaan morfologi morfologi ini, yaitu: sistem perakaran, letak titik tumbuh dan sifat daun.
1) Sistem Perakaran. Perakaran. Gulma musiman yang tumbuh didalam tanaman tahunan dapat dikendalikan dengan herbisida tertentu, sebab gulma musiman umumnya mempunyai sistem perakaran yang sempit dan dangkal, sedangkan tanaman tahunan mempunyai sistem perakaran yang luas dan dalam. Tergantung dari kondisi cuaca cuaca serta sifat fisik dan kimia tanah, sistem perakaran yang dalam, akan terhindar dari keracunan herbisida yang umumnya tertumpuk dekat permukaan tanah. 2) Letak Titik Tumbuh. Tumbuh. Titik tumbuh tumbuhan berdaun sempit (grasses) terletak pada bagian ujung ruas dan tertutup oleh pelepah daun, sedangkan pada tumbuhan berdaun lebar (broadleaf) titik tumbuhnya terbuka pada bagian pucuk dan tunas samping.
Karena itu herbisida kontak hanya dapat merusak atau mematikan bagian daun dari tumbuhan berdaun sempit tetapi tidak mempengaruhi titik tumbuhnya. Sebaliknya herbisida kontak akan merusak atau mematikan baik daun maupun titik tumbuh dari tumbuhan berdaun lebar. Jika semua titik titik tumbuh tumbuh terkena herbisida, maka tumbuhan akan mati. 3) Sifat Daun. Daun. Beberapa sifat daun dapat melindungi tumbuhan dari keracunan terhadap perlakuan dengan herbisida selektif. (a) (a) Permukaan Permukaan daun yang berbulu lebat (trichome), misalnya daun Salvinia molesta – molesta – resisten resisten terhadap 2,4-D. (b) (b) Penebalan Penebalan dinding sel daun, misalnya tanaman padi resisten terhadap herbisida Propanil, tetapi gulma Echinochloa crusgalli peka. peka.
(c) Bentuk dan posisi daun pada batang, (c) Bentuk misalnya tumbuhan berdaun sempit – sempit – daunnya daunnya sempit dan posisinya tegak/vertikal, maka dia toleran terhadap 2,4-D. Sebaliknya tumbuhan berdaun lebar – lebar – daunnya daunnya lebar dan posisinya horizontal sehingga peka terhadap 2,4-D. (d) Lapisan lilin pada permukaan daun, misalnya kubis var. h y b e l l e toleran toleran terhadap herbisida Nitrofen, sebaliknya kubis var. r i o v e r d e sensitif. sensitif. Semua karakter dari morfologi daun tersebut menyebabkan adanya perbedaan dalam hal absorbsi herbisida absorbsi herbisida ke dalam jaringan daun. Makin banyak herbisida yang diabsorpsi tumbuhan menjadi lebih peka.
d. Fisiologi Aktivitas fisiologi fisiologi tumbuhan juga dapat menentukan jumlah herbisida yang di serap oleh tumbuhan (absorpsi) dan bagaimana dia bergerak dalam jaringan tumbuhan (translokasi). Umumnya, tumbuhan yang menyerap dan mengangkut herbisida dalam jumlah besar akan lebih cepat mati. Perbedaan dalam translokasi dapat disebabkan oleh: 1) Konsentra Konsentrasi si herbisid herbisida a yang ada ada dalam dalam jaringan jaringan tumbuhan.. Konsentrasi yang tinggi umumnya tumbuhan dapat menghambat transloksi, karena sel-sel tumbuhan yang hidup yang dijadikan jalur transportasi (symplastic translocation) atau transportasi antar sel akan mati akibat dari konsentrasi herbisida yang tinggi.
2) Struktur Struktur jarin jaringan gan dapat dapat meng mengikat ikat mole molekulkulmolekul herbisida sehingga herbisida sehingga mencegah atau memperlambat translokasi. Contoh: lysigenous gland yang gland yang terdapat pada akar tanaman Kapas akan mengikat molekul herbisida Prometryne sehingga translokasinya ke daun daun terhambat. terhambat. Karena itu tanaman tanaman kapas jadi toleran terhadap terhadap herbisida Prometryne. 3) Kand Kandun unga gan n lipi lipida da.. Contoh: biji yang mengandung kadar lipida tinggi (biji kacangkacangan) relatif resisten terhadap herbisida Trifluralin. Lipida mengikat molekul herbisida sehingga translokasinya ke tunas muda terhambat.
4) Mobili Mobilitas tas her herbis bisid ida a. Perbedaan kecepatan translokasi herbisida nampaknya merupakan bagian dari aksi selektivitas herbisida Linuron (Tabel 5.1). Sebagian besar dari dari molekul Linuron terhambat dibagian akar dari tanaman wortel (carrot) yang diketahui resisten terhadap Linuron. Sedangkan pada tanaman selada (lettuce) yang peka terhadap Linuron , lebih dari 60 % molekul Linuron ditransportasikan kebagian daun. Herbisida Linuron (dari kelompok Urea) diketahui menghambat proses fotosintesis serta menghambat aktifitas enzym urease.
• Tabel 5.1: Absorbsi dan Translokasi Linuron pada Tanaman Wortel dan Selada. (dalam Mercado, 1979). Kons. Herb. Di Dalam Tan. (µg/g) Tanaman
3 Hari
7 Hari
12 Hari
Akar
1,194
1,129
1,218
Daun
0,083
0,151
0,379
Akar
0,672
0,674
0,660
Daun
0,278
0,634
0,769
WORTEL
SELADA
e. Proses Biofisik Ada 2 proses biofisik biofisik yang dapat menentukan menentukan apakah tumbuhan akan mati atau tidak, yaitu: (a) adsorpsi dan (b) stabilitas membran. herbisida oleh 1) Adsorpsi. Adsorpsi molekul herbisida senyawa dari sel tumbuhan (plant-cell constituents) menyebabkan aktivitas herbisida terhambat, mungkin secara fisik ketimbang secara biokimia. Penelitian dengan radioaktif memperlihatkan memperlihatka n bahwa kecepatan pergerakan herbisida menurun akibat dari adsorpsi oleh senyawa pada sel-sel tumbuhan, bahkan dalam keadaan tertentu molekul-molekul herbisida terikat dengan erat disekitar sel-sel tumbuhan sehingga tidak terangkut ke tempat tempat tujuan dari aksi herbisida (site of action of herbicides).
2) Stab Stabil ilita itas s Membr Membran an.. Toleransi terhadap minyak pada tanaman wortel misalnya, adalah salah satu contoh dari selektivitas biofisik. Aplikasi herbisida herbisida yang mengandung minyak terhadap gulma pada tanaman wortel menyebabkan membran sel dari daun-daun gulma rusak sehingga cairan sel (protoplasma) mengalir keluar. Hal ini menyebabkan sel-sel mati dan selanjutnya seluruh jaringan sel pada daun mengering. Sebaliknya karena membran sel dari daun wortel tidak rusak, maka wortel menjadi toleran terhadap herbisida tersebut .
f. Proses Biokimia Reaksi biokimia dari berbagai tumbuhan dapat melindungii mereka dari keracunan terhadap melindung herbisida. Proses biokimia ini sering juga dsebut dengan reaksi enzymatis, dimana enzym-enzym yang terdapat di dalam sel tumbuhan dapat mempengaruhi aktivitas dari herbisida, yang kadang-kadang bisa meningkatkan daya racun herbisida atau sebaliknya menurunkan daya racun herbisida. Karena itu reaksi biokimia dikelompokan menjadi 2 , yaitu: (a) inaktivasi dan (b) aktivasi.
1) Inak Inakti tiva vasi si.. Inaktivasi herbisida menjadi senyawa yang tidak beracun biasanya meliputi proses degradasi menjadi senyawa yang lebih sederhana yang kurang daya racunnya atau bahkan tidak beracun. Proses inaktivasi ini bisa berlangsung dengan reaksi non-enzymatis (kimiawi) atau enzymatis (biokimia). Misalnya, Atrazine (aktif) diubah menjadi Hydroxy Atrazine (tidak aktif) lewat reaksi nonenzymatis, yaitu lewat reaksi substitusi CL dengan OH dari group aktif herbisida. Reaksi tersebut dikatalisa oleh Benzoxazinone Benzoxazinone.. Senyawa ini banyak terdapat pada akar maupun daun jagung. Contoh lain: 2,4-D (2,4-dichloro (2,4-dichloro phenoxy acetic acid) yang aktif diubah menjadi 2-hydroxy 4-chloro phenoxy acetic acid yang tidak aktif.
Inaktivasi herbisida lewat reaksi enzymatis (biokimia) misalnya: herbisida Propanil (aktif) diubah menjadi asam laktat + 3,4-dichloro aniline (tidak aktif). Enzyme yang mengkatalisa reaksi tersebut adalah aryl acyl amidase . Aktivitas enzyme ini pada tanaman padi 25 X lebih besar dari gulma E c h i n o c h l o a c r u s g a l lil i . Tabel 5.2 :Inaktivasi :Inakt ivasi Propanil oleh “Homogenat “Homogenates” es” dari berbagai Tumbuhan
Sumber M o n o c h o r i a v a g i n al al i s E c h i n o c h l o a c r u s g a l li li D i g i t a r ia ia s a n g u i n a l i s Ory za sativ a
% terhidrolisa dlm 24 jam 0,0 7,0 58,4 69,6
a s e yang • Tabel 5.3: Distribusi enzyme A r y l A c y l A m i d as yang menghidrolisa Propanil dalam jaringan tanaman padi dan gulma Echinochloa crusgalli.
Jaringan Daun Padi
Unit/g (berat Jlh. Unit segar)
Aktivitas Spesifik
314,4
6.288 6.288
9,8
Daun E . c r u s g a lll l i
5,2
103
0,5
Akar Padi
5,7
226
2,2
Akar E . c r u s g a lll l i
5,8
230
2,1
Unit enzym adalah jumlah dari enzyme yang diperlukan sebagai katalisa untuk menghidrolisa 1 mµ mole dari Propanil per jam.
herbisida yang tidak 2) Aktivasi. Aktivasi dari herbisida beracun menjadi herbisida yang beracun kadang-kadang dapat dimanfaatkan sebagai herbisida selektif dalam pengendalian gulma pada tanaman tertentu. Sebagai contoh: 2,4DB (2,4-dichloro phenoxy butiric acid) herbisda yang tidak aktif, lewat reksi β- o x i d a t i o n yang yang melibatkan enzyme β- o x i d a s e di di dalam tubuh tumbuhan atau tanah dapat diubah menjadi 2,4D (2,4-dichloro phenoxy acetic acid) yang aktif sebagai herbisida. Pada tumbuhan kacangkacangan yang resisten terhadap 2,4-DB, tidak terjadi proses aktivasi (2,4-DB (2,4-DB → 2,4-D) 2,4-D) seperti yang terjadi pada jenis-jenis gulma yang peka.
g. Faktor keturunan Pelengkap genetika dari tumbuhan sangat menentukan seberapa besar respon tumbuhan terhadap lingkungan lingkungannya. nya. Responnya bisa berupa respon morfologis, fisiologis, biofisik atau biokimia. Respon ini bervariasi antar genus, tetapi didalam satu genus reaksi tumbuhan terhadap perlakuan dengan herbisida cenderung sama. Meskipun demikian ada pengecualian, bahwa toleransi terhadap herbisida bisa berbeda antar species dalam satu genus, atau bahkan antar varietas dalam satu species. Oleh karena itu perlu dicermati varietas tanaman yang resisten terhadap herbisida tertentu agar produksi tidak terganggu.
2. Peranan Herbisida a. Susunan Molekul. Variasi dari susunan molekul herbisida dapat mengubah aksinya terhadap tumbuhan. Sebagai contoh: herbisida Trifluralin dan herbisida Benefin. Yang membedakan dari 2 herbisida ini adalah pergeseran dari kelompok – kelompok –CHCH- dari satu sisi ke sisi yang lain, sedangkan strukturnya sama. Perbedaan susunan molekul ini menyebabkan terjadinya perbedaan dalam selektivitas. Trifluralin akan mematikan wortel pada dosis anjuran untuk mengendalikan mengendali kan gulma, sedangkan Benefin, pada dosis anjuran mematikan gulma tetapi tidak merusak tanaman wortel.
b. Konsentr tra asi He Herbisida Konsentrasi herbisida dapat menentukan apakan herbisida tersebut akan menghambat atau menstimulir pertumbuhan tanaman. Sebagai contoh: Dinitrophenoll pada konsentrasi rendah menstimulir Dinitropheno respirasi, sedangkan pada konsentrasi tinggi menghambat respirasi. Demikian juga 2,4-D, pada pada konsentrasi rendah memicu laju respirasi sedangkan pada konsentrasi tinggi menghambat laju respirasi. Seperti telah dibicarakan diatas, konsentrasi k onsentrasi tinggi pada lokasi tertentu, misalnya di daun, dapat menghambat transportasi herbisida ke bagian akar atau jaringan meristimatik lainnya.
c. Formulasi Herbisida Formulasi herbisida sangat vital dalam menentukan apakah herbisida itu selektif atau tidak pada species tumbuhan tertentu. Formulasai herbisida umumnya dibagi dalam 2 kelompok, yaitu (a) formulasi yang memerlukan campuran dan (b) formulasi formulasi langsung siap pakai. Jenis formulasi yang memerlukan campuran, misalnya: emulsifiable emulsifiabl e concentrates c oncentrates (EC or E), flowables (F or L), wettable powders (WP or W), dan soluble powders (SP). Sedangkan formulasi siap pakai, misalnya: (a) solutions solutions (S), (S), (b) aerosols (A), (c) dusts (D), (d) granules (G), dan (e) baits (B). Penambahan senyawa tertentu seperti “adjuvants adjuvants”” atau “surfactants “surfactants”” bisa meningkatkan selektivitas terhadap tanaman tertentu atau sebaliknya.
d. Metode Aplikasi Herbisida Herbisida dapat diaplikasikan sedemikian rupa sehingga tanaman sedikit sekali kontak dengan herbisida. Ada 2 cara yang dapat dapat dilakukan: dilakukan: (a) menggunakan alat pelindung (prisai) dan (b) penyemprotan langsung ke gulma antar baris tanaman.
3. Peranan Lingkungan Faktor lingkungan yang dominan adalah curah hujan, suhu, sifat fisik dan kimia tanah. Faktor lingkungan ini erat kaitannya dengan peran tumbuhan dan herbisida yang saling berinteraksi satu sama lainnya seperti yang y ang telah dibicarakan terdahulu. 4. Protectant dan Antidotes Protectant dapat melindungi bagian tumbuhan, Protectant dapat misalnya biji, dari kontak langsung dengan herbisida, atau dapat mengurangi absorpsi herbisida sehingga mengurangi daya racun dari herbisida. Protectant bisa berupa bahan organik atau bukan, misalnya arang aktif, yang berfungsi sebagai adsorbance.
Antidote melindungi tumbuhan dari keracunan Antidote melindungi bukan secara fisik tetapi lebih mengarah kepada perlindungan perlindunga n secara fisiologis. Ada dua kemungkinan perlindungan yang diperkirakan: a. Antido Antidote te meni mening ngkat katkan kan met metebo ebolilisme sme her herbi bisid sida a menjadi senyawa yang tidak aktif atau kurang beracun. b. Antido Antidote te men mengha ghasil silkan kan rea reaksi ksi ant antago agoni nisti stik k terhadap pengaruh herbisida bagi tumbuhan. Ada 2 jenis antidote yang telah dikenal yaitu 1,8naphthallic naphthalli c anhydride (NA) dan N,N-diallyl 2,2dichloroacetamide dichloroacetam ide (R-25788).
5. Perbedaan Metabolisme Tumbuhan Tumbuhan berdasarkan atas proses fotosintesis dapat dibagi atas: C3 dan C4 . a. Apabi Apabila la sua suatu tu her herbis bisid ida a aksi aksinya nya spe spesif sifik ik menghambat fotosintesis C3 , maka tumbuhan C4 akan tidak begitu terpengaruh oleh herbisida tersebut. b. Demiki Demikian an pula pula apa apabil bila a suatu suatu herb herbisi isida da spesi spesifik fik menghambat respirasi pada KREBS cycle, maka tumbuhan yang memiliki mekanisme respirasi selain KREBS cycle, misalnya Hexose Monophosphate Shunt atau Pentose Phosphate Pathway akan tidak banyak terpengaruh.
E.INTERAKSI PESTISIDA Input pertanian bisa berupa: PESTISIDA: Insektisida PESTISIDA: Insektisida Fungisida Herbisida PUPUK: PUPUK:
Fosfat Nitrogen Kalium Unsur mikro
FITOHORMON: Auxin FITOHORMON: Etilen Gibralin Sitokinin
Berpengaruh terhadap pertumbuhan dan metabolisme tumbuhan
Respon tumbuhan terhadap Interaksi pestisida, pupuk dan zat pengatur tumbuh bisa menghasilkan “ Effect”: • Sinergistik • Antagonistik • Aditif • Enhancement • Independent effect
• Sinergistik = apabila aksi gabungan dari dua komponen dalam suatu campuran itu lebih besar daripada jumlah efek masing-masing apabila dipakai sendiri-sendiri. • Antagopnisti Antagopnistik k = apabila aksi gabungan itu lebih kecil dari jumlah masing-masing efek apabila dipakai sendiri-sendiri. apabila aksi gabungan itu sama sama dengan • Aditif = apabila jumlah efek masing-masing masing-masing komponen apabila apabila dipakai sendiri-sendiri. • Enhancement = apabila pengaruh gabungan itu sedikit lebih besar dari efek dari komponen yang paling kuat. • Independent effect = apabila apabila aksi aksi gabungan gabungan itu sama dengan aksi dari salah satu komponen yang paling kuat.
1. METODE EVALUASI Untuk mengevaluasi aksi gabungan dari campuran herbisida, ada tiga tiga hal hal yang perlu diperhatikan: diperhatikan: a. ra ranc ncan anga gan n perc percob obaa aan n b. variab variabel el yang yang sesuai sesuai untuk untuk mengu mengukur kur pertumbuhan tanaman. c. Metode Metode statis statistik tik yang sesua sesuaii untuk untuk eval evaluasi uasi data. Percobaan Faktorial nampaknya cukup memadai untuk mengetahui interaksi antara berbagai jenis herbisida yang dikombinasikan. Untuk itu perlu dilakukan analisis SIDIK RAGAM atau ANOVA.
– Sebagai contoh : Percobaan Percobaan faktoril 2 x 2; dua faktor A dan B dengan level a1, a2 dan b1, b2. FAKTOR B
A Level
A1
A2
B1
a1b1
a2b1
B2
a1b2
a2b2
Interaksi AB AB sebagai berikut: ½ {(a2b2 – {(a2b2 – a1b2) a1b2) – – (a2b1 (a2b1 – – a1b1)}……………….(1) Dengan asumsi aditifitas, yaitu AB = 0, maka: a2b2 = a1b2 + a2b1 – a2b1 – a1b1………..……………..(2)
• Persamaan (2) tersebut menjadi rumus untuk menghitung respon yang diharapkan secara teoritis; perbandingan nilai ini dengan nilai pengamatan lapangan akan memberikan indikasi apakah interaksi itu sinergistik atau antagonistik. Apabila interaksi tidak berbeda nyata, berarti campuran ytersebut hasi8lnya aditif. • Gowing (1960) mengenalkan rumus mamematis untuk menghitung aksi gabungan dari campuran dua herbisida sebagai berikut: (100 – (100 – X) X) E = X – X – Y Y - -----------100
E = keracunan yang diharapkan X = Persen hambatan pertumbuhan oleh herbisida yang berdaya racun kuat Y = Persen hambatan pertumbuhan oleh herbisida yang berdaya racun lemah. O = Keracunan berdasarkan hasil pengamatan lapangan. Bila : O E sinergistik O E antagonistik O E aditif Contoh: Kombinasi herbisida DNBP (penghambat respirasi) dan Simeton (penghambat fotosintesis). Dugaan hasil (E) diharapkan akan menghasilkan sinergisme.
• LIMPEL, dkk. (1962) menyederhanakan rumus GOWING menjadi: XY E = X + Y - --------100 O E sinergistik O E
aditif
O E
antaginistik
COLBY (1967), memodifikasi rumus GOWING sehingga menjadi : X1 Y1 E1 = ----------100
E1 = 100 – 100 – E E X1 = 100 – 100 – X X Y1 = 100 100 – Y – Y E1 O sinergistik E1 O antagonistik E1 = O aditif.
Tabel 1: Interaksi Herbisida – Herbisida – Herbisida Herbisida Herbisida
Tumbuhan
Interaksi
Paraquat + Simazine
A g r o p y r o n r ep ep e n s
+
Paraquat + Diuron
A g r o p y r o n r ep ep e n s
+
Picloram + 2,4,5 - T
T u m b u h a n b er er k a y u
+
Picloram + 2,4 - D
C o n v o l v u l u s a rv rv e n s i s +
Picloram + Mecoprop
P h as as e o l u s v u l g a r i s
+
Picloram + 2,4 -DB
P h as as e o l u s v u l g a r i s
-
Amitrol + Paraquat
Paspalum conjugatum
-
Amitrol / Paraquat
Paspalum conjugatum
+
EPTC + 2,4 - D
S o r g h u m v u l g ar ar e
-
2,4 – 2,4 – D + Propanil
S c i r p u s m a r it it i m u s
+
Tabel 2 : Interaksi Herbisida – Herbisida – Insektisida Insektisida Herbisida
Insek tisida Insektisida
Tanaman
Interaksi
Propanil
Organofosfat Organofo sfat
Padi
+
Propanil
Carbaryl
Padi
+
Alachlor
Carbofuran
Barley
+
Chlorbromuron
Carbofuran
Jagung, Barley
+
Linuron
Carbaryl
Wortel
+
Butylate
Carbofuran
Barley
+
Chlorpropham Chlorprop ham
Aldicarb
Kapas
+
Triflural rifluralin in
Aldicarb
Kapas
+
Triflural rifluralin in
Phorate
Kapas
-
Vernolate
Organofosfat
Kapas ?
-
Tabel 3: Interaksi Herbisid Herbisida a – – Fangisida Fangisida Herbisida
Fungisida
Triflural rifluralin in
PNCB
Atrazine,
Dexon
Tanaman Kapas
Interak si +
Berbagai tanaman
-
Simetrine, 3 – – hydroxy – 5 Berbagai Swep, MCP MCPA, A, – –methyl methyl tanaman Nitrofen, isoxazole CNP, Propanil.
-
Tabel 4 : Interak Interaksi si Herbisida Herbisida – – Unsur Unsur Hara. Herbisida
Unsur hara
Tanaman
Interaksi
Atrazine
K
Jagung
+ Pengambilan K
Atrazine
K
Barley
- Pengambilan K
Trifluralin
P
Kapas, Kedelai
- Pengambilan P
Kubis
- Pengambilan Unsur hara
Diphenamide
Mg, Ca, P dan K
Atrazine
P
Berbagai Tanaman
+ Keracunan Atrazine
Trifluralin
P
- idem -
- Keracunan Trifluralin
Simazine
N
Jagung, Kedelai,
+
Atrazine
N
Tomat
+
Picloram
N
Kacang
+
Diquat
Cu
Gulma Air
+
Tabel 5 : Pengaruh Beberapa Herbisida Terhadap Penyakit Tanaman Herbisida
Pathogen
Inang Tomat
Pengaruh
2,4 – –D, D, Dalapon
F u s ar ar i u m o x y s p o r u m
Trifluralin
R h i zo zo c t o n i a s o l a n i
Kapas
+
Trifluralin
P l as as m o d i o p h o r a b r a s s i c a e
Kubis
+
Trifluralin
M el el o i d o g y n e h a p l a
Tomat
+
2,4 - D
Alternaria dauci f. solani
Tomat
+
Diphenamide
R h i zo zo c t o n i a s o l a n i
Lombok
+
Atrazine
M a i ze ze d w a r f m o z a i c
Jagung
+
Propham
Alternaria solani
Tomat
-
Propham
Fusarium oxysporum lycopersici
Tomat
-
DCPA
M el e l o i d o g y n e h a p l a
Bawang Merah
-
Dinoseb, Napropamide,
S c el e l o t i u m r o l f s i i
f.
Kac.Tanah, Tomat
+
-
F. POTENSI BIOHERBISIDA PADI •
Penurunan produksi padi akibat gangguan gulma di US diperkirakan mencapai 17% per tahun.
•
Beberapa varietas padi memiliki potensi bioherbisida (allelopati) terhadap gulma pada tanaman padi.
•
Beberapa gulma yang terpengaruh terhadap produk sekunder allelopati dari padi antara lain: “ducksalad” (Heterantheia limosa), limosa), “barnyardgrass” (Echinochloa (Echinochloa crus-galli ), ), “redstem” ( Ammannia Ammannia coccinea), coccinea), “rice flatsedge” (Cyperus (Cyperus iria) ( Leptochloa iria) dan “sprangletop” (Leptochloa fascicularia)). fascicularia
• Potensi allelopati dari 120 varietas padi di Korea Selatan telah diuji pada tahun 1996 – 1996 – 1998. Dari 120 varietas tersebut, 25 diantaranya sangat kuat menekan pertumbuhan gulma E. crus-galli . meskipun hasil uji lapangan sedikit berbeda hasilnya. • Dari beberapa “Germplasm” varietas Korea yang di ekstrak, “hyoseongjaerae “hyoseongjaerae dan hongdo-byeo hongdo-byeo”” memiliki potensi allelopati yang sangat tinggi terhadap E. crusgalli . • Diduga salah satu senyawa kimia yang mempunyai potensi sebagai bioherbisida dari tanaman padi adalah “phenolic compounds”. • Aktivitas enzym phenylalanine ammonia lyase (PAL) dan (PAL) dan cinnamic acid 4-hydroxylase (CA4H) erat (CA4H) erat kaitannya dengan kandungan phenolic compounds di compounds di dalam tanaman padi.
• Makin tinggi aktivitas enzyme tersebut berarti makin tinggi kandungan senyawa phenolic compounds yang ada di dalam tanaman. • Selanjutnya beberapa senyawa lain yang berpotensi sebagai bioherbisida adalah: momilactone momilactone,, 1,2-benzene dicarboxylic acid beserta acid beserta turunan dari keduanya berpotensi menghambat perkecambahan biji E. crusgalli. • Penelitian Penelitian genitik sedang dilakukan untuk mentranfer potensi allelopati dari varietas yang telah dikenal kepada varietas lainnya. (K. U. Kim et al. 1999, Dept. of Agronomy, Kyungpook Kyungpook National Univ. Taegu. Taegu. Korea). Bagaimana potensi varietas padi yang ada di Kalimantan Timur untuk menanggulangi gangguan pests ?
G. POTENSI JAMUR SEBAGAI BIOHERBISIDA •
Pyricularia oryzae oryzae,, rice blast merupakan jamur yang cukup berbahaya bagi tanaman padi, terutama terhadap varietas yang peka dan masih muda.
•
Diantara fungisida sintetis yang efektif untuk mengendalikan Pyriculari Pyricularia a oryzae oryzae adalah adalah Isoprotiolan dengan merk dagang Fuji-One Fuji-One atau atau Fujiwan 400 EC.
FUJI-ONE is a systemic fungicide for rice blast (Pyricularia oryzae) oryzae) control, and is widely used in rice growing countries in Asia and Latin America. America.
• Bioaktivitas dari “Tradit “Traditional ional Chinese Herbal Medicines” (Gadung & Uwi) ternyata dapat mengendalikan P. oryzae. oryzae. Dari 204 species dari 80 familia yang diuji untuk anti jamur, ternyata 26 species dari 23 familia berpotensi sangat besar sebagai fungisida alami. Ekstraksi dengan ethanol ethanol dari dari Dioscorea compositae paling efektif diantara yang diuji terhadap jamur P. oryzae.
Dioscorea alata
• Akar Tuba Deris elliptica, elliptica, D. malaccensis, malaccensis, D. uliginosa,, selain sebagai Insektisida uliginosa Insektisida dan dan Piscisida dengan bahan kimia Rotenone Rotenone,, juga evektif sebagai Fungisida alami untuk mengendalikan P. oryzae.. Akar Deris elliptica, oryzae elliptica, biji Jatropha curcas dan biji Barringtonia asiatica dikeringkan dan dibuat tepung. Campuran ke-3 unsur tersebut direndam dalam air panas selama 24 jam kemudian disaring dan ditambahkan larutan sabun secukupnya.
Rotenon: Summenformel: C23H22O6 Molmasse: 394,4 Molmasse: 394,4 g/mol LD50 (Ratte): 130 (Ratte): 130 mg/kg (oral) LC50 (Regenbogenforelle): 30 mg/l
Derris elliptica
JARAK PAGAR Jatropha curcas L.
Barringtonia asiatica
contains high amounts of saponins
• Disamping berfungsi sebagai plant pathogen, ternyata Pirycularia sp Pirycularia sp.. juga berpotensi sebagai bioherbisida bioherbisida.. Jamur P. setariae potensial setariae potensial sebagai bioherbisida untuk mengendalikan gulma Setaria viridis. viridis. Dengan konsentrasi ± 105 spora ml-1 air menurunkan 34% berat segar gulma Setaria 7 hari setelah perlakuan, dan dengan konsentrasi 107 spora ml-1 menurunkan berat segar 87%. Keberhasilan ini sebanding dengan pengaplikasian herbisida sintetis Sethoxydim.. Efektivitas ini sedikit berkurang apabila Sethoxydim penyemprotan dilakukan pada stadiun 5 daun atau lebih. Bagi gulma yang sudah resisten resisten terhadap terhadap herbisida Sethoxydim penyemprotan dengan spora jamur memberikan hasil yang memuaskan.
• Herbisida sintetis : Sethoxdim Chem. Family : Cyclohexene oxime atau Cyclohexane diones • Mode of Action
: -Inhibition of acetyl acetyl – – CoA CoA carboxylase (ACCase) – (ACCase) – Krebs Cycle. -Lipid synthesis inhibitor.
Setaria Se taria virid is , subsp. i t a l i c a
H. RESISTENSI VARIETAS PADI TERHADAP JAMUR Untuk mengatasi gangguan dari jamur pathogen P. oryzae terhadap oryzae terhadap padi, beberapa negara seperti Jepang, China, Amerika dan Italia telah mengembang kan varietas (cultivar) resisten terhadap rice blast. Gene trichosanthin ditransfer kedalam tanaman padi melalui methode agrobacterium. Padi transgenic yang dihasilkan mampu menghambat infeksi rice blast dibandingkan dengan kontrol. Dengan cara ini bisa diperoleh cultivar padi yang resisten terhadap rice blast (P. oryzae). (Chinese Science Bulletin Vol.45 No.19, Oct. 2000).
Setaria Se taria vir id is