Sinergisme Mikrob dan Pestisida pada Keberlanjutan Usaha Tani Padi Sawah

Abstract

Permasalahan yang menjadi tantangan pada praktik budidaya petani secara berkelanjutan adalah pencemaran akibat penggunaan pupuk kimia dan pestisida yang tidak rasional. Penggunaan pupuk dan pestisida tidak dapat terlepas secara sepenuhnya oleh petani padi sawah di Indonesia, dikarenakan pestisida masih menjadi salah satu faktor dalam menjamin keberhasilan produksi. Namun, di sisi lain penggunaan pupuk secara terus-menerus dapat menimbulkan beberapa dampak yaitu terjadinya levelling off atau pelandaian produksi yang mengakibatkan pemberian pupuk tidak lagi dapat memberikan manfaat bagi tanaman. Selain itu, residu pestisida juga dapat membunuh mikrob bermanfaat bagi tanaman. Teknologi lebih ramah lingkungan yang dapat digunakan adalah dengan memanfaatkan mikrob fungsional yang dapat meningkatkan pertumbuhan dan produksi tanaman, dan mikrob yang berfungsi sebagai biopestisida. Tujuan akhir penelitian ini adalah mensintesis sinergisme mikrob dan pestisida terhadap usaha tani padi sawah secara berkelanjutan. Secara lengkap terdapat empat tujuan dalam penelitian ini. Pertama, menganalisis pengetahuan dan perilaku petani terhadap praktik budi daya tanaman padi sawah. Kedua, menyeleksi dan mengevaluasi mikrob potensial yang mampu meningkatkan pertumbuhan tanaman padi dan toleransinya terhadap beberapa bahan aktif pestisida. Ketiga, mengevaluasi sinergisme antara mikrob dan pestisida terhadap variasi dosis pupuk pada pertumbuhan tanaman padi skala rumah kaca. Keempat, mensintesis keberlanjutan usaha tani padi sawah berdasarkan dimensi ekologi, ekonomi, sosial-budaya dan teknologi-infrastruktur pada tiga desa. Metode penelitian dilakukan secara empiris melalui: i) survey dan wawancara pengetahuan dan perilaku petani pada tiga desa dengan responden petani sejumlah 100 petani, ii) seleksi dan evaluasi mikrob endofit dan rizosfer dengan mere-kultur sembilan mikrob secara in vitro pada pengujian pertumbuhan mikrob di media agar dan cair yang mengandung pestisida, uji bakteri sebagai pemacu pertumbuhan tanaman seperti kemampuannya dalam menghambat cendawan patogen, pelarut fosfat, fiksasi N, produksi IAA, dan pada fase pembenihan, iii) pengujian sinergisme mikrob secara in planta dengan variasi dosis pupuk NPK, dan pestisida pada pertumbuhan tinggi, jumlah anakan dan jumlah daun tanaman padi. Rancangan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu rancangan acak lengkap dengan 3 faktor (mikrob, pupuk NPK, dan pestisida) dengan 2 set percobaan (difenokonazol dan fipronil) yang menghasilkan 20 satuan percobaan yang diulang 3 kali menghasilkan 60 satuan percobaan sebanyak 120 pot, dan iv) analisis keberlanjutan melalui pemodelan dengan metode MDS (multidimensional scalling) dan analisis prospektif untuk memperoleh atribut kunci dalam status keberlanjutan lahan padi sawah. Hasil analisis pengetahuan dan perilaku petani menunjukkan karakteristik petani berusia diatas 50 tahun, pendidikan sekolah dasar (SD), status kepemilikan lahan hanya sebagai penggarap. Pengelolaan pestisida pada tiga desa >50% petani terjadwal dalam menggunakan pestisida. Sebanyak 60% petani ragu akan manfaat dari penggunaan bahan hayati pada tanaman dan belum memahami prinsip pengendalian hama secara terpadu. Hasil seleksi dan evaluasi mikrob menunjukkan bahwa seluruh isolat mampu tumbuh pada media agar mengandung pestisida, berpotensi sebagai agen biokontrol, dan memiliki kemampuan dalam memfiksasi N. Lima spesies mampu melarutkan fosfat yaitu dengan kode APE35, EAP10, LCA19, S12, dan TKF2. Sebanyak tujuh spesies bakteri mampu memproduksi IAA yaitu BAT27, APE35, EAP10, G053, LCA19, S12, dan TKF2. Hasil pertumbuhan radikula dan plumula tanaman padi terbaik ditunjukkan pada perlakuan B. siamensis (APE35), Bacillus sp. (S12) dan B. aryabhattai (TKF2) pada pestisida kisaran 5-10 ppm. Hasil uji pertumbuhan kembali ketiga spesies bakteri di media cair yang mengandung pestisida, hanya dua spesies bakteri yang mampu tumbuh lebih cepat dibandingkan media yang tidak diberi pestisida yaitu APE35 dan S12. Dari hasil uji kompatibilitas, diperoleh satu spesies bakteri B. siamensis (APE35) yang dilanjutkan pada uji in planta. Hasil uji in planta menunjukkan pada perlakuan pupuk NPK setengah dosis /dosis anjuran, bakteri APE35, dan pestisida menunjukkan peningkatan pertumbuhan. Dapat disimpulkan bahwa sinergisme antara mikrob, pestisida, dan pupuk NPK setengah dosis dapat berpotensi dalam mengurangi dosis pupuk NPK. Hasil analisis keberlanjutan pada dimensi ekologi dan sosial-budaya berkategori cukup, sementara dimensi ekonomi dan teknologi-infrastruktur kurang berlanjut. Kecamatan Dramaga berkategori kurang berlanjut dengan indeks 43,86, Kecamatan Leuwiliang dan Pamijahan cukup berlanjut dengan indeks 51,89 dan 60,08. Analisis leverage mengidentifikasi 12 dari 38 atribut. Hasil analisis prospektif menunjukkan adanya enam atribut kunci yang berpengaruh kuat yaitu, yaitu (1) kepemilikan luas lahan, (2) fluktuasi harga, (3) kontribusi pendapatan asli daerah pertanian, (4) kestabilan harga jual, (5) pemakaian limbah hayati dan pertanian, dan (6) pertumbuhan rumah tangga petani padi. Kebaharuan/ novelty dan keunggulan dari penelitian ini dapat dilihat dari tinjauan kajian yaitu penelitian terdahulu banyak memaparkan potensi bakteri rizosfer dan endofit terhadap pertumbuhan tanaman padi, namun belum dilakukan kajian sinergismenya terhadap pestisida. Dari tinjauan output terdapat 4 poin kebaharuan yaitu; (1) menghasilkan data sinergisme antara mikrob yang dapat tumbuh pada media agar bakteri pada cekaman pestisida; (2) menghasilkan data sinergisme mikrob dalam menghambat cendawan patogen dan meningkatkan ketersediaan hara tanaman; (3) menghasilkan data sinergisme antara mikrob, pemupukan dan pestisida dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman padi baik pada fase pembenihan dan uji in planta. (4) menghasilkan atribut kunci dalam pengembangan status keberlanjutan usaha tani padi sawah berdasarkan dimensi ekologi, ekonomi, sosial-budaya, dan teknologi infrastruktur.

The primary challenge encountered by farmers in implementing sustainable agricultural practices is pollution resulting from the indiscriminate use of chemical fertilizers and pesticides. In the context of rice cultivation in Indonesia, the complete elimination of fertilizers and pesticides is not feasible, as pesticides are critical for ensuring successful crop production. However, the persistent application of fertilizers can lead to several adverse effects, such as a plateau in production, where the continued use of fertilizers ceases to yield benefits for plants. Furthermore, pesticide residues can eliminate microbes that are beneficial to plant health. An alternative, more environmentally sustainable technology involves the use of functional microbes that can enhance plant growth and yield, as well as those that function as biopesticides. The primary aim of this study was to synthesize the interactions between microbes and pesticides to promote sustainable rice farming. This study was structured around four specific objectives. First, it seeks to analyze farmers' knowledge and behavior concerning rice cultivation practices. Second, it aims to select and evaluate potential microbes that can enhance rice plant growth and tolerance to various pesticide active ingredients. Thirdly, it intends to assess the synergy between microbes and pesticides in relation to different fertilizer doses on rice plant growth within a greenhouse environment. Finally, it endeavors to synthesize the sustainability of rice farming based on ecological, economic, socio-cultural, and technological-infrastructural dimensions across the three villages. The research methods were empirically conducted through: i) surveys and interviews assessing farmers' knowledge and behavior in three villages, encompassing 100 farmer respondents; ii) selection and evaluation of endophytic and rhizospheric microbes by re-culturing nine microbes in vitro to test microbial growth on agar and liquid media containing pesticides, and testing bacteria for plant growth promotion, such as their ability to inhibit pathogenic fungi, solubilize phosphate, fix nitrogen, produce indole-3-acetic acid (IAA), and during the seedling phase; and iii) testing microbial synergy in planta with varying NPK fertilizer and pesticide doses to examine their effects on rice plant height, number of tillers, and leaf count. The study employed a completely randomized design with three factors (microbes, NPK fertilizer, and pesticides) and two sets of experiments (difenoconazole and fipronil), resulting in 20 experimental units, each repeated three times, totaling 60 experimental units or 120 pots. iv) Sustainability analysis through modeling using the multidimensional scaling (MDS) method and prospective analysis to determine key attributes for the sustainability status of rice field areas. The analysis of farmers' knowledge and behavior revealed that the demographic profile of the farmers is predominantly characterized by individuals over the age of 50, possessing an elementary level of education, and holding land tenure solely as cultivators. In the context of pesticide management across the three villages, over 50% of the farmers adhered to a scheduled pesticide application regimen. Approximately 60% of the farmers exhibit hesitancy regarding the benefits of employing biological agents on crops and lack comprehension of the principles underlying integrated pest management. The selection and evaluation of microbial isolates demonstrated that all isolates were capable of growth on agar media containing pesticides, indicating their potential as biocontrol agents and their ability to fix N. Five species, APE35, EAP10, LCA19, S12, and TKF2, exhibited phosphate solubilization capabilities. Additionally, seven bacterial species, BAT27, APE35, EAP10, G053, LCA19, S12, and TKF2, produced indole-3-acetic acid (IAA). The most favorable outcomes for radicle and plumule growth in rice plants were observed in treatments involving B. siamensis (APE35) and Bacillus sp. (S12), and B. aryabhattai (TKF2) at pesticide concentrations of 5–10 ppm. In the regrowth assessment of the three bacterial species in liquid media containing pesticides, only APE35 and S12 demonstrated accelerated growth compared to media devoid of pesticides. Based on the compatibility test results, B. siamensis (APE35) was selected for further in planta testing. The in-planta test results indicated that treatments combining half the recommended dose of NPK fertilizer, APE35 bacteria, and pesticide led to enhanced growth. It can be inferred that the synergistic interaction between microbes, pesticides, and a reduced dose of NPK fertilizer holds promise for decreasing the required NPK fertilizer dosage. The sustainability analysis categorized the ecological and socio-cultural dimensions as moderate, whereas the economic and technological infrastructure dimensions were deemed less sustainable. The Dramaga, Leuwiliang, and Pamijahan subdistricts were classified as less sustainable, with indices of 43.86, and moderately sustainable, with indices of 51.89 and 60.08, respectively. The leverage analysis identified 12 of the 38 attributes. The prospective analysis results highlighted six key attributes with significant influence: (1) land ownership size, (2) price fluctuations, (3) contribution of local agricultural income, (4) stability of selling prices, (5) utilization of biological and agricultural waste, and (6) growth of rice farmer households. The novelty and advantages of this research are evident from the literature review, which indicates that prior studies have predominantly explored the potential of rhizosphere and endophytic bacteria for rice plant growth but have not investigated their synergistic interactions with pesticides. From the review of outcomes, four points of novelty emerge: (1) the generation of data on the synergy between microbes capable of growing on bacterial agar media under pesticide stress; (2) the generation of data on microbial synergy in inhibiting pathogenic fungi and enhancing nutrient availability for plants; (3) the generation of data on the synergy between microbes, fertilization, and pesticides in promoting rice plant growth, both at the seedling phase and in planta testing; and (4) the production of key attributes for the development of sustainability status in rice farming, based on ecological, economic, socio-cultural, and technological infrastructure dimensions.