PENGEMBANGAN FORMULASI INSEKTISIDA NABATI CAMPURAN EKSTRAK Piper retrofractum DAN Annona squamosa UNTUK PENGENDALIAN Spodoptera frugiperda (LEPIDOPTERA: NOCTUIDAE)

Abstract

Sejak pertama kali dilaporkan pada awal tahun 2019, keberadaan Spodoptera frugiperda sebagai spesies invasif baru terus berkembang yang menjadi ancaman serius terhadap keberhasilan usaha budi daya jagung di Indonesia. Spesies ini kini telah menjadi salah satu hama utama tanaman jagung yang sangat merugikan karena dapat menyerang pada semua fase pertumbuhan tanaman dan menimbulkan kerusakan serta kehilangan hasil yang signifikan. Potensi kerugian ekonomi yang tinggi akibat serangannya telah mendorong peningkatan penggunaan insektisida sintetik sebagai respons pengendalian yang cepat. Namun, praktik aplikasi yang kurang bijaksana dapat menimbulkan berbagai dampak negatif, termasuk mempercepat terjadinya resistensi hama dan mengganggu keseimbangan agroekosistem, sehingga efektivitas pengendalian cenderung menurun. Kondisi tersebut menegaskan perlunya pengembangan strategi pengendalian alternatif yang lebih ramah lingkungan dan sejalan dengan prinsip pengendalian hama terpadu. Salah satunya adalah dengan menggunakan insektisida nabati. Berbagai jenis tanaman, terutama dari famili Piperaceae, Asteraceae, dan Annonaceae, diketahui berpotensi sebagai sumber bahan aktif insektisida nabati. Namun, pemanfaatannya masih terbatas karena banyak senyawa aktif nabati bersifat lipofilik, sehingga sukar larut dalam air dan kurang stabil secara kimia. Kondisi ini menyebabkan bahan aktif lebih mudah terdegradasi dan bioaktivitasnya cepat menurun. Di samping itu, ketergantungan pada satu jenis tanaman juga dapat menimbulkan kendala dalam ketersediaan bahan baku, sehingga penerapannya menjadi kurang berkelanjutan. Dalam konteks tersebut, pengembangan formulasi menjadi langkah penting untuk meningkatkan stabilitas, kemudahan aplikasi, dan konsistensi efektivitas. Formulasi emulsifiable concentrate (EC) menjadi salah satu pilihan yang relevan dalam upaya tersebut karena sesuai dengan karakter senyawa aktif nabati yang umumnya bersifat lipofilik, relatif mudah dibuat dengan peralatan sederhana, dan mampu membentuk emulsi yang baik saat diencerkan dengan air. Formulasi ini juga membantu mendispersikan bahan aktif secara lebih merata dalam cairan semprot, sehingga penggunaannya menjadi lebih praktis. Selain itu, penggunaan campuran beberapa ekstrak tanaman dapat menjadi pendekatan yang menjanjikan karena tidak hanya memperluas spektrum dan keragaman mekanisme kerja, tetapi juga membuka peluang terjadinya efek sinergis yang dapat meningkatkan efektivitas pengendalian pada dosis yang lebih efisien. Secara umum, penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan formulasi insektisida nabati berbasis metabolit sekunder tanaman untuk pengendalian S. frugiperda. Secara khusus, penelitian ini bertujuan untuk (1) mempelajari bioaktivitas enam ekstrak tanaman, yaitu Piper retrofractum, P. aduncum, Tagetes erecta, Tithonia diversifolia, Annona squamosa, dan A. muricata, terhadap S. frugiperda, (2) mempelajari kompatibilitas campuran ekstrak heksana buah P. retrofractum dan biji A. squamosa terhadap S. frugiperda, (3) mengembangkan formulasi EC menggunakan rasio campuran esktrak yang bersifat sinergis dan mengevaluasi kestabilan fisik serta toksisitasnya terhadap larva instar kedua S. frugiperda, (4) mengevaluasi persistensi dan keamanan formulasi EC insektisida nabati terhadap musuh alami serta potensi fitotoksisitasnya pada tanaman jagung, dan (5) mengevaluasi keefektifan formulasi EC insektisida nabati sebagai alternatif pengendalian S. frugiperda pada pertanaman jagung. Penelitian ini dilakukan melalui lima tahapan, mulai dari pengujian di laboratorium hingga di lapangan. Tahap pertama adalah pengujian bioaktivitas enam ekstrak tanaman terhadap S. frugiperda, yang terdiri dari uji toksisitas, penghambatan aktivitas makan, dan ovisidal. Tahap kedua adalah pengujian toksisitas dan kompatibilitas campuran ekstrak heksana buah P. retrofractum dan biji A. squamosa serta analisis kandungan senyawa kimia ekstrak menggunakan gas chromatography-mass spectrometry. Tahap ketiga adalah pembuatan formulasi EC menggunakan rasio campuran ekstrak yang bersifat sinergis, kemudian dilanjutkan dengan pengujian kestabilan fisik dan toksisitas formulasi terhadap larva instar kedua S. frugiperda. Tahap keempat adalah pengujian persistensi dan keamanan formulasi EC insektisida nabati, termasuk pengujian terhadap parasitoid larva S. frugiperda, yaitu Microplitis sp., dan pengujian fitotoksisitas pada tanaman jagung. Selanjutnya, tahap kelima adalah pengujian efikasi lapangan untuk menilai keefektifan formulasi EC insektisida nabati dalam menekan populasi dan intensitas serangan S. frugiperda, serta mengevaluasi pengaruhnya terhadap tingkat parasitisasi parasitoid dan keanekaragaman artropoda pada pertanaman jagung. Hasil penelitian menunjukkan bahwa seluruh ekstrak tanaman uji memiliki aktivitas insektisida terhadap S. frugiperda dengan efektivitas yang bervariasi dan cenderung meningkat seiring kenaikan konsentrasi uji. Di antara seluruh ekstrak tanaman uji, ekstrak heksana buah P. retrofractum dan ekstrak heksana biji A. squamosa menunjukkan potensi toksik yang tinggi terhadap larva instar kedua S. frugiperda, dengan nilai LC95 berturut-turut 0,26 dan 1,33% pada 96 jam setelah perlakuan (JSP). Ekstrak metanol bunga T. diversifolia menunjukkan aktivitas penghambatan makan paling kuat, dengan tingkat penghambatan sebesar 84,81 dan 87,22% pada LC35 dan LC55. Pada uji ovisidal, semua ekstrak berperan efektif sebagai agens ovisidal karena mampu menghambat >75% penetasan telur, terutama pada konsentrasi 2×LC95. Hasil uji kompatibilitas menunjukkan bahwa campuran ekstrak heksana buah P. retrofractum dan biji A. squamosa pada rasio 2:1 (w/w) merupakan kombinasi yang paling efektif dengan interaksi sinergistik kuat pada semua waktu pengamatan, baik pada LC50 maupun LC95. Campuran tersebut kemudian berhasil diformulasikan menjadi XTw 50 EC dengan komposisi 30% xilena, 20% Tween 80, dan 50% campuran ekstrak, yang stabil dan efektif terhadap larva instar kedua S. frugiperda dengan nilai LC95 sebesar 0,12% pada 96 JSP. Selain efektif, formulasi XTw 50 EC juga memiliki persistensi residu yang singkat, tergolong aman terhadap parasitoid Microplitis sp., dan tidak bersifat fitotoksik pada tanaman jagung. Pada uji lapangan, aplikasi formulasi XTw 50 EC mampu menekan populasi dan intensitas serangan S. frugiperda tanpa menghambat aktivitas parasitoid, serta tetap aman bagi komunitas artropoda. Secara keseluruhan, hasil ini mengindikasikan bahwa formulasi XTw 50 EC berpotensi untuk dikembangkan lebih lanjut sebagai kandidat produk komersial insektisida nabati untuk pengendalian S. frugiperda.

Since it was first reported in early 2019, Spodoptera frugiperda, a newly invasive species, has emerged as a serious threat to maize production in Indonesia. This species is now recognized as one of the major maize pests because it can attack plants at all growth stages and cause significant crop damage and yield losses. The high potential economic losses associated with its infestation have driven increased reliance on the use of synthetic insecticides as a rapid control measure. However, unwise application practices may lead to adverse consequences, including accelerated insect resistance development and disruption of agroecosystem balance, thereby reducing long-term control effectiveness. These conditions emphasize the need for alternative control strategies that are more environmentally friendly and consistent with the principles of integrated pest management. One promising option is the use of botanical insecticides. Various plant species, particularly from the families of Piperaceae, Asteraceae, and Annonaceae, have been reported as promising sources of bioactive compounds for botanical insecticides. Nevertheless, their use remains limited because many plant-derived bioactive compounds are lipophilic, resulting in low water solubility and poor stability. These properties make the active ingredients more susceptible to degradation, leading to a rapid decline in bioactivity. In addition, reliance on a single plant species as a raw material source may limit raw material availability, thereby hindering large-scale application. Therefore, the formulation development is an important step to improve stability, practicality of application, and consistency of effectiveness. The emulsifiable concentrate (EC) formulation is considered an appropriate option because it is suitable for predominantly lipophilic botanical active ingredients, can be prepared relatively easily using simple equipment, forms a stable emulsion when diluted with water, and promotes more uniform dispersion of active ingredients in the spray solution, thereby facilitating practical field application. Furthermore, the use of plant extract mixtures may offer a promising approach, as it not only broadens the spectrum of modes of action but also increases the potential for synergistic effects that may enhance control efficacy at lower doses. In general, this study aimed to develop a botanical insecticide formulation based on plant secondary metabolites for controlling S. frugiperda. Specifically, the objectives were (1) to investigate the bioactivity of six plant extracts, namely Piper retrofractum, P. aduncum, Tagetes erecta, Tithonia diversifolia, Annona squamosa, and A. muricata, against S. frugiperda, (2) to examine the compatibility of mixed hexane extracts of P. retrofractum fruit and A. squamosa seeds to enhance the efficacy of botanical insecticides, (3) to develop an EC formulation using a synergistic extract mixture ratio and to assess its physical stability and toxicity against second-instar larvae of S. frugiperda, (4) to evaluate the persistence and safety of the EC formulation, including its effects on natural enemies and its phytotoxic potential on maize plants, and (5) to evaluate the field efficacy of the EC formulation as an alternative control strategy against S. frugiperda in maize cultivation. This study was conducted in five stages, ranging from laboratory experiments to field trials. The first stage involved bioactivity testing of six plant extracts against S. frugiperda, including toxicity, antifeedant, and ovicidal assays. The second stage involved compatibility and toxicity testing of mixed hexane extracts of P. retrofractum fruit and A. squamosa seeds, as well as analysis of their chemical constituents using gas chromatography-mass spectrometry. The third stage involved the development of an EC formulation using a synergistic extract mixture, followed by evaluation of its physical stability and toxicity against second-instar larvae of S. frugiperda. The fourth stage involved evaluation of the persistence and safety of the EC formulation, including tests on the larval parasitoid Microplitis sp. and phytotoxicity tests on maize plants. The fifth stage involved field efficacy trials to assess the effectiveness of the EC formulation in suppressing larval populations and reducing S. frugiperda infestation intensity, and to evaluate its effects on parasitoid parasitism rates and soil arthropod diversity in maize fields. The results showed that all tested plant extracts exhibited insecticidal activity against S. frugiperda, with efficacy generally increasing with increasing test concentration. Among the extracts evaluated, the hexane extracts of P. retrofractum fruit and A. squamosa seeds showed the highest toxicity against second-instar larvae of S. frugiperda, with LC95 values of 0.26 and 1.33%, respectively, at 96 hours after treatment (HAT). The methanol extract of T. diversifolia flowers exhibited the strongest antifeedant activity, with feeding inhibition reaching 84.81% at LC35 and 87.22% at LC55. In the ovicidal assay, all extracts showed strong ovicidal activity (>75%), particularly at 2 × LC95, with the strongest effects observed in P. aduncum, P. retrofractum, and A. squamosa extracts. Compatibility testing indicated that the mixture of hexane extracts of P. retrofractum fruit and A. squamosa seeds at a ratio of 2:1 (w/w) was the most effective combination, exhibiting strong synergism, and was successfully developed into a botanical insecticide formulation, XTw 50 EC, consisting of 30% xylene, 20% Tween 80, and 50% extract mixture. This formulation was stable and effective against second-instar larvae of S. frugiperda, with an LC95 value of 0.12% at 96 HAT. In addition to its efficacy, the XTw 50 EC formulation exhibited short residual persistence, caused no phytotoxic effects on maize plants, and was considered relatively safe to the parasitoid Microplitis sp. Under field conditions, XTw 50 EC effectively suppressed larval populations and reduced S. frugiperda infestation intensity without adversely affecting parasitoid activity, while remaining safe for soil arthropod communities. Overall, these findings indicate that XTw 50 EC has strong potential for further development as a commercial botanical insecticide for controlling S. frugiperda.