I. Perkembangan Ilmu Gulma


Perkembangan Ilmu Gulma
A. Sejarah Awal Perkembangan Ilmu Gulma
GULMA menjadi masalah sejak manusia mengusahakan pertanian. Gulma menyebabkan gangguan dan kerugian pada tanaman budidaya seperti halnya hama dan penyakit, namun gangguan akibat gulma timbulnya sedikit demi sedikit, tidak drastis atau spektakuler. Menurut Singh  et al. (2005) upaya pengendalian gulma pada sistem produksi tanaman telah dilakukan oleh manusia seumur perkembangan pertanian itu sendiri. Perkembangan usaha pengendalian gulma
pada pertanaman yang telah dilakukan oleh manusia disajikan pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1. Sejarah metode pengendalian gulma
Periode Waktu
Metode Pengendalian Gulma
Input Energi
15 000-10 000 SM
Manual
Manusia Neolitik
6 000 SM
Peralatan tangan dengan tongkat kasar
Manusia
3 000 SM
Sabit tangan
Manusia
1 200 SM
Garam dan abu
Kimia
1 000 SM
Tenaga binatang
Manusia dan binatang
950 SM
Pembakaran
Manusia
1 000 -1300 M
Rotasi tanaman
Kultur teknis
1730-an
Tanaman baris, cangkul
Manusia dan binatang
1896-1920

Penggunaan garam seperti Tembaga Sulfat, Besi Sulfat, Asam Sulfat, arsenik,d an Petroleum
Manusia,binatang, kimia terbatas
1890
Tembaga sulfat
Kimia
1896
Bubur Bordeaux
Kimia
1896
Besi Sulfat
Kimia
1899
Papan pemotong untuk memotong gulma air
Mekanik
1902
Penggunaan serangga (untuk Lantana)
Biologi
1920-an
Penggunaan mesin
Mekanis
1940-an
Penggunaan kimia sintetik, terutama hormon dan organik
Kimia
1980-an

Integrated Weed Management
Kimia, mekamis, biologis, kultur teknis
Sejak 1990-an
Teknologi pertanian mutakhir,bioteknologi, pilihan alternatif seperti mengurangi input herbisida, pengembangan kultivar tahan (HRC, alelopati, dll)

Inovasi kimia, mekanis, biologis, dan kultur teknis
Sumber : Singh et al(2005).
Sebelum herbisida sintesis diintroduksi, gulma dikelola dengan pengolahan tanah, dengan metode manual (mencabut dan mencangkul), kimia anorganik, dan strategi kultur teknis seperti rotasi tanaman. Gulma mendapat perhatian lebih besar di bidang fisiologi tumbuhan, sejak ditemukannya 2,4-D (asam 2,4-diklorofenoksiasetat) pada tahun 1940-an sebagai herbisida. Sebelum herbisida sintetis ditemukan pada tahun 1940-an, tidak ada pembagian disiplin ilmu gulma.
Manajemen gulma dijadikan sebagai subdisiplin agronomi, dan sangat sedikit ilmuwan yang melakukan penelitian pada gulma dan pengendaliannya. Penemuan 2,4-D sebagai zat pengatur tumbuh (Zimmerman and Hitchock, 1942) dan catatan penggunaannya sebagai herbisida selektif (Hamner dan Tukey, 1944; Marth and Mitchell, 1944) telah mengawali proses penemuan dan komersialisasi herbisida sintetik baru yang memberikan dorongan terhadap ilmu gulma untuk menjadi disiplin tersendiri. Sukses 2,4-D mendorongupaya penemuan herbisida baru secara luas oleh beberapa perusahaan kimia.

Sejarah Penemuan 2,4-D
Pada akhir abad 19, ketika garam NaCl dan abu digunakan untuk mengendalikan gulma sepanjang pinggir jalan, herbisida selektif inorganik telah ditemukan dengan kebetulan di Perancis. Beberapa petani Perancis menyemprotkan bubur Bourdeaux untuk mengendalikan penyakit embun tepung (downy mildew) pada pertanaman anggur dan mereka mengamati bahwabeberapa driftyang jatuh dari larutan tersebut dapat membunuh gulma berdaun lebar yang ada di bawahnya. Akhirnya, komponen tembaga sulfat  dalam bubur Bordeaux ditemukan sebagai agen pembunuh gulma. Penelitian percobaan yang dilakukan di Perancis, Jerman, dan Amerika menghasilkan kesimpulan bahwa CuSO4 yang dapat digunakan sebagai herbisida selektif inorganik untuk mengendalikan gulma gandum, barley, dan oat. Herbisida populer yang digunakan selama 1896-1910 adalah asam sulfat, besi sulfat, tembaga nitrat. Dari tahun 1930-1940, herbisida selektif baik organik maupun anorganik mulai digunakan. Senyawa boron, amonium sulfat, sodium chlorat, carbon bisulfit, sodium arsenit, dinitrophenol digunakan dalam area terbatas di Amerika dan Eropa.Terobosan nyata dalam pengendalian gulma dengan senyawa kimia selektif dihasilkan pada tahun 1945 dengan pengumuman secarasimultan penemuan 2,4-D di Amerika dan MCPA di Inggris.
Pada tahun 1935  di Amerika, Zimmerman dan Wilcoxson melaporkan bahwa  phenilacetic aciddan  naphthyl acetic acid(NAA) mencegah buah muda gugur, menginduksi perakaran, mempercepat pemasakan buah, dan menyebabkan tomat tanpa biji. Pada tahun 1941 di Inggris, ketika pelaksanaan penelitian pot pada pengaruh NAAsebagai zat pengatur tumbuh tanaman pada gandum, W.G. Templeman mendapatkan peluang bahwa NAA membunuh sedikit tanaman kubis liar (Brassica kaber) yang tumbuh sebagai gulma di pot gandum. Hal ini mendorong Templeman dan W.A Sexton pada Stasiun Penelitian Jealotts Hill untuk mencaribeberapa zat pengatur tumbuh yang lebih potensial daripada NAA untuk pengendalian gulma berdaun lebar pada biji kecil. Hasil elaborasi penelitian akhirnya menghasilkan bahwa 2,4-D dan MCPA merupakan zat pengatur tumbuh yang potensial sebagai herbisida (Gupta, 2000).
 Pada tahun 1941 di Amerika Serikat, Pokorny  untuk pertama kalinya mensintesis 2,4-dichloroacetic acid (2,4-D) dan 2,4,5-trichloroacetic acid (2,4,5-T). Tujuan Pokorny adalah untuk mempelajari pengaruh 2,4-D dan 2,4,5-T pada cendawan penyakit untuk mendapatkan fungisida baru  (Pokorny, 1941). Pada tahun 1942, Zimmerman dan Hichkock menyimpulkan bahwa 2,4-D adalah zat pengatur tumbuh yang efektif pada produksi tomat tanpa biji (Zimmerman dan Hichkock, 1942). Pada komunitas ilmuan sipil, penemuan 2,4-D sebagai herbisida untuk proteksi tanaman merupakan kebetulan saja. Penghargaan introduksi 2,4-D sebagai herbisida diberikan kepada Marth dan Mitchell dari USA yang pada tahun 1944 melaporkan pengendalian gulma secara selektif dengan 2,4-D pada lapangan rumput  bluegrass(Marth dan Mitchell, 1944) dan Hammer dan Tukey juga dari Amerika yang pada tahun yang sama menggunakan 2,4-Dsecara sukses mengendalikan gulma di lapangan (Hammer dan Tukey, 1944). Jadi, penggunaan 2,4-D sebagai herbisida untuk mengendalikan gulma merupakan terobosan teknologi yang mengemborkan era modern pengendaliangulma. Ilmuwan militer melakukan penelitian yang sama pada zat pengatur tumbuh tanaman tetapi dengan tujuan yang berbeda. Selama Perang Dunia II, Amerika dan Inggris mempunyai proyek perang biologi kimia dengan menggunakan zat pengatur tumbuh tanaman untuk membunuh tanaman dengan tujuan untuk mengurangi persediaan pangan musuh.
Pada tahun 1936di Universitas Chicago, Kraus telah melakukan observasi bahwa beberapa zat  pengatur tumbuh tanaman memiliki efek toksik terhadap tanaman. Kraus mengusulkan untuk melakukan penelitian tersebut secara mendalam untuk membunuh  vegetasi. Mr. H.L. Stimson, Sekretaris Bidang Militer pada saat itu,  berdiskusi dengan Kraus dan ilmuwan lainnya untuk menyusun proyek yang bertujuan untuk mendapatkan bahan kimia yang dapat membunuh tanaman. Proyek tersebut diinisiasi dan dilaksanakan pada tahun 1942 di Detrick Station, Maryland State.
Tujuan utama projek tersebut adalah untuk mendapatkan bahan kimia yang dapat membunuh tanaman padi dan tanaman lainnya untuk menguras persediaan pangan Jepang. Pada tahun 1944, proyek senjata kimia ini berhasil.Sejumlah besar 2,4-D dan 2,4,5-T disintesis dan disemprotkan dalam skala luas untuk mengujinya yang dilakukan dengan pesawat. Tujuan lain dari penggunaan herbisida tersebut adalah sebagai peluruh daun yang menyebabkan daun gugur tanaman hutan untuk membuka tempat pertahanan tentara Jepang. Namun setelah diskusi antara Presiden Amerika D. Roosevelt dan Jendral William, Chief Representatif Gedung Putih, mereka memutuskan tidak menggunakan bahan kimia tersebut dalam perang melawan Jepang.
Pada akhir tahun 1950-an, setelah sukses Inggris dalam penggunaan 2,4,5-T untuk menghancurkan tanaman di Malaya, Departemen Pertahanan menunjuk Agen Proyek Penelitian Lanjutan untuk melakukan penelitian dan pengembangan herbisida untuk kepentingan militer. Uji pada skalaluas pada Agen Purple dilakukan secara sukses pada Drum Station (New York) pada tahun 1959 dan model tersebut diaplikasikan di Vietnam beberapa tahun kemudian (Wrigth Air Development Center, 1951). Pada 20 November 1961, Presiden Amerika John F. Kenedy menyetujui rencana militer Amerika menggunakan aktivitas peluruh daun pada hutan Vietnam (NSAM, 1961). Politisi dan militer Amerika berargumen bahwa Agen Orange digunakan karena mereka dapat membersihkan hutan, membuka tempat persembunyian pejuang revolusioner Vietnam sehingga tentara dapat memotong sumber penyediaan dari Utara sampai  Truong Son dengan bombardir dari udara. Bahan kimia tersebut ditransportasikan menuju Vietnam Selatan dari Agustus sampai Desember 1961.
 Sebelum aplikasi di Vietnam, ilmuwan militer Amerika telah mengetahui pasti bahwa Agen Orange adalah bahan yang sangat toksik karena mengandung kontaminan dioksin pada saat pembuatan di pabrik.  Dioksin adalah grup beberapa molekul diantaranya 75 polychlorinated dibenzo-p-dioksin dan 135 polychlorinated dibenzo-p-furans. Diantara grup tersebut, molekul yang paling toksik adalah 2,3,7,8 tetrachlorodibenzo-p-dioksin  (2,3,7,8 TCDD). Di Vietnam, bahan kimia tersebut dikirim ke Pemerintah Vietnam  Selatan saat itu dalam drum berkode warna, setiap drum 250 liter. Ada Agen Orange (50% 2,4-D + 50% 2,4,5-T), Agen White (80% 2,4-D + 20% pichloram), Agen Blue (cacodylic acid), Agen Pink, Agen Green, dan Agen Purple. Sebagian besar bahan kimia terebut memiliki senyawa utama yaitu 2,4,5-T. Jumlah dioksin bervariasi dari herbisida ke herbisida lainnya. Agen Pink mengandung 45 ppm dioksin sementara Agen Orange mengandung 13 ppm.
Program penyemprotan defolian di Vietnam diberi nama “Operation Trail Dust”. Ada beberapa operasi dibawah operasi ini, diantaranya “Operation Ranch Hand” adalah kampanye paling luas dan lama, dengan  95% bahan kimia disemprotkan dibawah operasi tersebut. Sejak tahun  1962 Angkatan Udara Amerika memulai menyemprotkan herbisida dalam skalaluas di bagian Selatan dan Tengah di Vietnam Selatan. Sebagian besar (90%)Agen Orange disemprotkan dari udara secara blanket dengan pesawat C123 dan sisanya (10%) dengan helikopter, dan truck. Operasi ini diminta dihentikan oleh Presiden Richard Nixon pada bulan Juli 1971 (Memo, 1971) setelah resolusi Majelis Umum PBB yang menyatakan bahwa Operation Ranch Handadalah ilegal. Amerika menghancurkan 14% areal hutan di Vietnam Selatan dalam kurun sembilan tahun.
 2,4-D sebagai Senjata Perang Biologi
 Pengembangan herbisida organik telah difasilitasi  secara besar selama Perang Dunia II karena potensi militernya sebagai senjata biologi (Peterson, 1967). Setelah perang, program Camp Detrick diperluas sampai meliputi berbagai tipe respon pertumbuhan di dalam tanaman. Sintesis dan pemilihan (screening) dilanjutkan dan pengembangan prosedur untuk mengujiaktivitas herbisida ditingkatkan. Penelitian Camp Detrick didukung oleh kontrak dengan universitas dan penelitian diinisiasi pada absisik dan giberelin. Pengguguran daun dan uji pelayuan daun untuk tanaman berkayu dilakukan selama periode 1961 -1972 dibawah pengawasan C.E. Minarik yang mendorong penggunaan secara militer Agen Orange di Vietnam (Davis, 1979). Semua aktivitas penelitian biologi dihentikan tahun 1972, diikuti deklarasi oleh Presiden Richard Nixon bahwa Amerika tidak akan melakukan penelitian perang biologi atau mengembangkan senjata biologi.
Agent Orange
 Herbisida phenoxy mendapat publikasi yang terkenalketika ”Agent Orange” digunakan oleh tentara Amerika selama perang Indochina kedua sebagai penggugur hutan untuk mencari pejuang gerilya dari  persembunyiannya. Agen Orange adalah campuran antara 2,4-D dengan 2,4,5-T  dengan perbandingan 1:1 dan dimasukkan ke dalam drum diberi strip orange. Di Vietnam, aplikasi secara militer dibuat pada dosis 3 galon per acre yang mengandung kira-kira 12 pound 2,4-D dan 13.8 pound 2,4,5-T, yang kurang lebih 25 kali dosis yang digunakan di pertanian. Operasi ”neraka” menyemprotkan sekitar 19 juta gallon defolian pada sekitar 6 juta acre hutan di Vietnam antara tahun 1962 sampai dengan 1966. Selain Agent Orange, Agen Blue (cacodylic acid), Agent White (campuran 2,4-D dengan picloram dengan perbandingan 4:1), malathiondan lainnya juga digunakan pada perang. Penggunaan agen orange yang berlebihan dan tanpa pandang bulu menyebabkan kesengsaraan dan penderitaan pada orangVietnam dan veteran perang Amerika. Agen Orange ditemukan mengandung kontaminasi racun dioxin yang bertanggunjawab terhadap pengaruh yang merugikan. Dioxin yang ada di dalam Agen Orange terutama adalah  2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxinatau TCDD,  yang sangat toksik dan persisten di lingkungan selama bertahun-tahun. Jutaan orang Vietnam terekspos oleh agen orange selama perang. Diperkirakan sampai sekarang jutaan orang memiliki problem cacatatau problem kesehatan lainnya yang terkait dengan Agen Orange.
Pengembangan 2,4-D secara Komersial sebagai Herbisida
Ilmuwan di Amerika Serikat (Marth dan Mitchel, 1944; Zimmerman dan Hitchcock, 1942) dan ilmuwan Inggris (Blackman, 1945; Slade  et al, 1945) melanjutkan pekerjaan penelitian terbatas dengan 2,4-D selama Perang Dunia II. Penelitian di Inggris difokuskan pada pengembangan  MCPA, yaitu herbisida mirip 2,4-D. MCPA disenangi di Inggris karena ketersediaan kresol yang melimpah yang diekstrak dari batubara dan digunakanuntuk membuat MCPA versus ketersediaan phenol yang melimpah dari kilang minyak di Amerika, yang digunakan untuk membuat 2,4-D. Pada bulan Juni 1994, Mitchell dan Hamner dengan United States Department of Agriculture (USDA) Biro Industri Tanaman di Beltsville, Maryland telah membuat pengumuman publikasi yang pertama tentang penggunaan 2,4-D sebagai herbisida yang menghambat  pertumbuhan gulma (Marth dan Mitchell, 1944). Hamner dan Tukey (1944)menyebabkan pertimbangan publik tertarik ketika mereka melaporkan pada tahun 1944 bahwa dalam 10 hari setelah semprot dengan 2,4-D gulma mati. Peneliti Inggris sudah bekerja dengan MCPA, 2,4-D, dan zat pengatur tumbuhlain selama awal tahun 1940 tetapi menunda publikasi hasil penelitiannya sampai setelah Perang Dunia II (Blackman, 1945; Slade et al.,1945).
Marth dan Mitchel (1944) menyemprotkan 2,4-D pada  lapangan rumput yang ditumbuhi gulma dandelion pada Beltsville, Maryland dan mendapatkan pengendalian gulma daun lebar secara selektive dengan tanpa kerusakan terhadap lapangan rumputnya. Mitchell  et al.  (1944) kemudian melakukan penelitian tambahan pada lapangan golf dan melaporkan bahwa terdapat pengendalian gulma daun lebar secara selektif.
Singkatan populer 2,4-D pertama kali terlihat di dalam literatur tahun 1945 selama pertemuan tahunan kedua NCWCC (North CentralWeed Control Conference) di St. Paul, Minnesota (Timmons, 1945).Data dari 30  cooperators dengan 140 penelitian yang dilaksanakan di Amerika  Serikat dan 36 penelitian yang dilaksanakan di Canada telah dilaporkan.
Paten asli 2,4-D dan senyawa turunannya (US Patent  Number 2,322,761) adalah sebagai zat pengatur tumbuh oleh John F. Lontz dan ditetapkan untuk E.I. du Pont de Nemours and Company tertanggal 29 Juni 1943 (Peterson, 1967). Franklin D. Jones dengan perusahaan Cat Kimia Amerika (ACPC) mencatat pada tanggal 20 Maret 1944 dan mendapatkan penggunaan paten 2,390,941 pada bulan Desember 1945 untuk 2,4-D sebagai herbisida. Pada bulan Juni 1945, ACPC memasarkan 2,4-D dengan nama dagang ”Weedone”, yangmerupakan herbisida sistemik selektive pertama yang diproduksi dan terjual pada skala komersial.
Studi Toksisitas 2,4-D
Mitchell et al (1946) melaporkan bahwa perlakuan pada padang rumput dengan 2,4-D dengan duakali dosis normal tidak menyebabkan efek toksik pada domba dan sapi yang memakan rumput pakan tersebut,  dan memberikan pakan pada sapi 5.5 gram 2,4-D murni per hari selama 3 bulan tidak menyebabkan efek terhadap sapi atau susunya. Kraus mengumumkan bahwadia sudah memakan 0.5 gram 2,4-D per hari selama 3 minggu dan tidak ada pengaruhnya (Kephart, 1945).
B. Kecenderungan dalam Ilmu Gulma di abad ke- 21
1. Peningkatan penggunaan Benih Padi dengan SistemTebar Langsung
Bangsa Asia mulai mengalami proses perubahan dalam  sistem pertanaman karena semakin terbatasnya jumlah tenaga kerja untuk menyiangi gulma. Meningkatnya upah buruh telah menyebabkan perubahansistem pertanaman dari transplanting menjadi sistem tanam langsung di beberapa negara di Asia Tenggara yang memiliki jumlah populasi penduduk sedikit dan  upah buruh meningkat. Pergantian sistem ini berakibat buruk dan menyebabkan terjadinya masalah gulma.
Echinochloa  spp. termasuk gulma tanaman padi dan tergolong ke dalam millenial weedpada tanaman padi yang tidak mempengaruhi sistem pertanaman di seluruh dunia. Gulma ini tidak selalu menjadi masalah. Tanaman padi yang banyak ditumbuhi oleh gulma akan menyebabkan lebih  banyak masalah ketika dilakukan sistem tanam langsung dalam hubungannya dengan genetik, morfologi, dan kesamaan fenologi dengan padi lokal dan juga karakteristiknya yang mudah tersebar atau pun dormansinya. Terdapat potensi yang besar dalam hal sistem tanam langsung, namun tidak untuk saat ini khususnya pada negara-negara di kawasan Asia Tenggara yang memiliki masalah jumlah  penduduk yang sedikit dan upah buruh mahal.
2. Meningkatnya Penggunaan Herbisida dan Kebutuhanakan Herbisida dengan Wacana Baru
Meskipun penyiangan secara manual adalah metode yang paling umum dikenal dalam usaha pengendalian gulma di kawasan ini, penggunaan herbisida tetap menjadi komponen penting dalam usaha pengendalian gulma. Penggunaan herbisida terus meningkat di beberapa negara di Asia. Hal tersebut disebabkan oleh adanya penggunaan varietas tanaman pangan yangberdaya hasil tinggi sehingga mendorong insentif secara ekonomi dengan cara mengurangi jumlah gulma yang ada dan tersedianya herbisida yang murahharganya. Penggunaan herbisida yang semakin meningkat pada tanaman padi sawah ternyata lebih murah 1-5 kalinya daripada ketika dilakukan penyiangan secara manual (di Illoilo-Filipina, Jawa Barat-Indonesia, dan Delta sungai Mekong-Vietnam).
Penggunaan herbisida akan terus meningkat di negara-negara dimana harga herbisida tersebut sangat murah. Hal ini menyebabkan sekitar 20 spesies gulma menjadi resistan terhadap bahan aktif Sulfonil Ureayang terdapat dalam sebagian besar herbisida yang dijual di pasaran. Biotipe gulma yang tahan herbisida akan terus meningkat apabila hal ini terus dibiarkan. Propanil, 2,4-D, dan Butachlor adalah beberapa bahan aktif yang mulai menyebabkan resistensi gulma ini terjadi.
Wacana baru tentang herbisida sangat penting untukmemerangi evolusi resistansi gulma pada herbisida yang ada saat ini.  Herbisida baru yang terus dikembangkan antara lain: geranil, glutamat dehidrogenase, auksin transport, glutatione transferases (GTS), dan sitokrom P450 monooxygenases (P450s).
3. Kebutuhan yang mendesak untuk Mengurangi Resiko dari Penggunaan Herbisida pada Ekosistem
Herbisida yang digunakan saat ini aman tidak berbahaya terhadap manusia dan hewan ternak, apabila pengunaannya tepat. Di sebagian kecil negara di kawasan Asia, penggunaan sulfonil urea yang dicampur dengan herbisida lain digunakan untuk mengatasi penyebaran yang luas darigulma. Dosis sulfonil urea yang digunakan jauh lebih kecil dari kebanyakan herbisida tahunan lainnya, dan bahan aktif ini terus digunakan sebagai herbisida untuk membasmi gulma tanaman padi selama beberapa dekade ini. Bagaimanapun juga tetap ada tekanan untuk mengurangi resistensi gulma terhadap herbisida ini, karena terdapat efek residu yang memusnahkan tanaman lain, termasuk gulma  Brasenia schreberidan Sagittaria aginashi.  Penggunaan sulfonil urea yang terus menerus akan menyebabkan terjadinya keragaman gulma.
Lebih dari 600 000 juta dolar telah dihabiskan untuk memulihkan kondisi air yang tercemar oleh molinate dan thiobencarb di  areal pertanaman padi di daerah California. Hal ini tentu saja mengejutkan masyarakat di Asia, karena sistem tanam padi berhubungan langsung dengan budidaya ikan. Selain itu air irigasi juga digunakan masyarakat untuk keperluan lain.
C. Pemanfaatan Bioteknologi dalam Ilmu Gulma
Biotenologi merupakan alat yang sangat penting dalam ilmu gulma yang telah digunakan untuk mengembangkan tanaman toleranherbisida. Usaha lebih lanjut dalam rangka mengubah tanaman pertanian dengan sifat atau ciri agronomi, seperti tahan herbisida atau tahan serangan serangga diharapkan sudah dapat dikuasai dalam kurun waktu 2 atau 3 tahun mendatang. Produksi tanaman hasil bioteknologi pada masa depan akan berkonsentrasi pada sifat dan ciri yang nampak pada hasil pertaniannya, seperti kualitas pangan, produksi zat-zat yang berkhasiat obat, dan produksi bahan kimia khusus, seperti plastik. Sejumlah besar gulma dapat digunakan untuk mencapai tujuan ini, apalagi masih banyak spesies gulma yang masih belum diteliti lebih dalam. Kemampuan kompetisi dari gulma C4, dormansi, produktivitas benih, dan adanya alelopati adalah beberapa karakteristik yang diharapkan yang dapat digunakan dalam teknik genetika.
Solusi pemecahan masalah gulma dapat berasal dari bioteknologi, transgenik, dan tanaman padi yang tahan herbisida.  Penggunaan tanaman GM di beberapa negara telah menunjukkan bahwa hal ini lebih efisien dilihat dari segi biaya, lebih fleksibel dalam hal waktu pengaplikasian, memiliki kemampuan yang lebih baik dalam mengendalikan gulma, dan mengurangi atau menghilangkan tindakan pengolahan lahan. Rintangan dalam penggunaan tanaman GM adalah kesulitan dalam memindahkan gen yang toleran ke tanaman yang masih liar, menimbulkan masalah gulma baru, meningkatnya ketergantungan terhadap penggunaan bahan kimia dan varietas tanaman, dan sulitnya mempertahankan resistensi tingkat tinggi pada semua kondisi.
Pembungaan yang sinkron, ciri yang terbawa oleh polen, penyerbukan, dan hasil persilangan yang subur harus dapat dihasilkanpada satu atau beberapa generasi, agar gen dapat tersalurkan melalui persilangan antara tanaman yang telah dibudidayakan dengan tanaman spesies liar. Pelepasan gen tahan herbisida tidaklah semudah yang dibayangkan sebelumnya karenagen tersebut tidak dapat memberikan ketahanan terhadap herbisida di lapang apabila hanya sendirian. Resiko transfer gen sangat tinggi pada tanaman yangmasih asli atau saat tanaman tersebut tumbuh bersama-sama dengan gulma yang mendorong seleksi secara evolusi. Hal inilah yang menjadi alasan mengapa pelepasan kedelai transgenik di Asia timur dan padi di India menjadi berbahaya.
Masa depan tanaman GM terlihat cerah, namun teknologi tentang pelepasan tanaman GM di lapang masih perlu dikembangkan lagi.Alternatif lain dalam pengembangan tanaman tahan herbisida spesifik yaitupengembangan padi tahan herbisida, yang bukan merupakan tanaman GM.
Alelopati sebagai Faktor Penting dari Manajemen Gulma yang Berkelanjutan
Alelopati adalah pengaruh langsung dari bahan kimia yang dikeluarkan oleh tanaman yang satu pada perkembangan dan pertumbuhantanaman lainnya. Alelopati dapat juga menjadi alternatif dan tambahan dalam hal teknik dan manajemen gulma. Saat ini alelopati yang potensial  dari tanaman padi telah mendapat perhatian yang besar. Terdapat efek alelopati pada tanaman padi terhadap gulma  Heteranthera limosa, bahan kimia yang dikeluarkan oleh padi mempengaruhi pertumbuhan dari gulma ini. Gen yang mengatur sifat alelopati dapat dimasukkan ke padi hibrida, sehingga diharapkan dapat meningkatkan produksi hasil panen padi sebesar 20-30%. Tanaman yang memiliki sifat alelopati dapat digunakan sebagai pengendali gulma.
Kebutuhan Pengukuran Langsung terhadap Serangan Gulma yang Intensif
Pergerakan spesies yang sangat besar di seluruh dunia menjadi bahaya yang nyata bagi biodiversitas dan kelangsungan produksi  pertanian. Kemampuan suatu spesies dalam mempengaruhi tanaman pada suatu habitat telah dipelajari secara mendalam, namun tidak ada konsensus mengenai gulma  yang telah begitu mendalam dipelajari. Tidak ada satupun karakteristik yang menjadi pengaruh utama pada serbuan gulma di suatu area pertanaman.  Beberapa kombinasi dari karakteristik spesies yang ada seperti masa hidup dan interaksi genetik antara komponen biologi dan ekologi pada kondisi lingkungan tertentu, yang selanjutnya berakibat terhadap adanya serangan oleh gulma. Dibutuhkan Usaha yang berat untuk mencegah pergerakan luas dari serangan gulma  yang timbul, deteksi awal serangan gulma dan pemusnahan dari gulma yang telahmenyerang secara tepat harus segera dilaksanakan.
Alelopati Untuk Meningkatkan Produksi Tanaman
Manajemen dari gulma pertanian yang berbahaya.  Di USA, tidak kurang dari sepuluh juta dolar tanaman hilang diakibatkan oleh gulma (Putnam dan Weston, 1986). Sebagian besar petani mengatasinya dengan cara menggunakan herbisida sintetis yang tidak hanya mahal, tetapi juga berbahaya bagi lingkungan. Saat ini, dorongan peralihan penggunaan herbisida biologi. Herbisida biologi ini tidak hanya sistemik, tetapi  juga  biodegradable.Penekanan gulma dapat diperoleh melalui pertumbuhan tanaman budidaya atau residunya (Putnam dan DeFrank, 1983). Tiga pendekatan dimana  alelopati dapat dimanipulasi untuk pengelolaan gulma antara lain :  (a) transfer prinsip-prinsip alelopati ke dalam kultivar, (b) pengunaan tanaman  rotasi yangcalelopatik dan tanam tumpangsari, (c) penggunaan alelokimia sebagai herbisida atau pestisida.
Transfer Prinsip Alelopati kedalam Kultivar.  Varietas liar dari tanaman-tanaman pertanian yang telah dibudidayakan memilikikemampuan alami untuk mengembangkan pertahanan diri terhadap gulma dan serangga. Tercatat bahwa aksesiAvena  spp. (Fay dan Duke, 1997),  Cucumis sativus(Putnam dan Duke, 1978),  Glycine max  (Massantini, Coporali, dan Zellini, 1977),  Helianthus annuus (Leather, 1987), dan Brassicaspp. (Sarmah, Narwal, dan Yadava, 1992) memiliki kemampuan menekan pertumbuhan gulma. Dengan kata lain, gen yang bertanggungjawab untuk mensintesis alelopati harus  aktif di dalam tanaman tersebut. Selama metode pembudidayaan dan seleksi varietas tanaman yang berdaya hasil tinggi, gen-gen pengendali alelopati menjadi lemah atau hilang sama sekali. Sekarang ini melalui teknik-teknik rekombinasi genetik dan pemuliaan tanaman gen-gen yang penting seperti ini mulai dikembangkan lagi.
Penggunaan Tanaman Rotasi yang bersifat Alelopatik  dan Tumpangsari. Teknik rotasi tanaman yang meminimalkan bahaya serangan hama dan penyakit semakin menurun dengan adanya penggunaan anorganik dan herbisida sintetis. Ketergantungan pertanian modernpada bahan kimia tersebut sangat berbahaya bagi lingkungan dan kesehatan manusia.Pada sistem pertanaman semusim ataupun tahunan, tanaman tumpangsari dan tanaman rotasi yang memiliki kemampuan menekan gulma melalui potensi alelopatinya dapat digunakan untuk mengendalikan gulma (Liebman dan Dyck, 1993). Tidak hanya tanaman tersebut, residunya juga memiliki potensi untuk menekan gulma. Penggunaan tanaman rye (Secale cereale) sebagai tanaman tumpangsari dilaporkan dapat menekan sejumlah gulma (Putnam, DeFrank, dan Barnes, 1983). Sementara,  Sorghum bicolor(Putnam dan DeFrank, 1983),  Helianthus annuus (Leather, 1987),  Hordeum vulgare(Putnam, DeFrank, dan Barnes, 1983) dan tanaman Cruciferous (Oleszek, 1987) juga menurunkankeberadaan gulma jika ditanam sebagai tanaman tumpangsari atau sebagai rotasi. Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk menseleksi tanaman tumpangsari yang memiliki kemampuan menekan pertumbuhan gulma.
Alelokimia sebagai Herbisida atau Pestisida.  Alelokimia dari tanaman tingkat tinggi dapat digunakan untuk menekan pertumbuhan gulma atau hama. Metode seperti ini aman dan efektif karena produk yang digunakan adalah produk alami yang dapat dengan mudah terurai, tidak seperti herbisida sintetis yang persisten. Kelebihan lainya adalah penggunaan alelokimia ini memiliki umur simpan yang lebih lama, kondisi penyimpanan yang bervariasi, aplikasi yang mudah, lebih luas cakupan lingkunganya, dan kebutuhan ruang yang lebih sedikit.
Scopolin dan scopoletin yang merupakan phytotoksindari  Celtis laevigatatelah dilaporkan dapat menekan  Amaranthus palmeri(Lodhi dan Rice, 1971). Caffeine, alelokimia dari Coffea Arabica, menghambat perkecambahan Amaranthus spinosus (Rizvi, Mukerji, dan Mathur, 1981). α-terthienyl (α-T) yang diproduksi oleh famili asteraceae dilaporkan efektif mengendalikan gulma Asclepias syriaca(Champbell et al., 1982) dan beraksi sebagai herbisida kontak terhadap beberapa gulma berdaun lebar (Lambert, et  al., 1991). Artemisinin, lakton sesquiterpen dari  Artemisia annua, menghambat pertumbuhan akar dan tajuk  Amaranthus retroflexus,  Ipomoea lacunosa, dan Portulaca oleraceapada 33 mM (Duke, et al., 1987) dan memiliki level penghambatan yang sama dengan glifosat (Chen, Polatnick, dan Leather, 1991). Cnicin, alelopati dari  Centaura maculosamenghambat perkecambaha gulma Agropyron cristatum, A. spictatum, dan  A. glaucum(Kelsey dan Locken, 1987). Perez (1990) melaporkanbahwa asam hydroxamic yang memiliki nama 2,4-Dihydroksy-7-methoksy-1,4-benzoxazin-3-one (DIMBOA) dan dekomposisi produknyayang bernama 6-methoxy-benzoxazin-2-one (MBOA) menghambat pertumbuhan akar gulma ganas oat liar (Avena fatua). Alianthone, senyawa quassinoid yang diestrak dari akar  Ailanthus altissimadilaporkan memiliki kemampuan sebagai herbisida  post-emergence mirip seperti glifosat dan paraquat (Heisey, 1996).
Pengendalian Penyakit Tanaman.  Alelopati dapat digunakan untuk pengendalian penyakit tanaman secara biologi. Beberapa studi yang telah dilakukan dalam dekade terakhir telah berhasil mengendalikan penyakit tanaman dengan menggunakan alelopati tanaman rotasi ataupunalelokimia (Rice, 1995).
Pemanfaatan rotasi tanaman untuk menekan pertumbuhan gulma ternyata telah direkomendasikan di Cina untuk pengendalian penyakit layu kapas yang disebabkan oleh  Fusarium  sp, dimana penanaman  Mentha haplocalyxvar Piperscens dalam rotasi dengan kapas nyata menurunkan kejadian layu kapas akibat minyak volatile yang dikeluarkannya (Li, 1988).
Cara lain untuk mengendalikan penyakit tanaman adalah dengan menggunakan alelokimia baik bentuk kasar maupun murni. Catatan siginifikan adalah penggunaan neem (Ghewande, 1989), eucalyptus(Singh dan Dwivedi, 1990), tembakau (Menetrez, et al., 1990), jahe (Endo, Kanno, dan Oshima, 1990), tagetes (Lihsore dan Dwivedi, 1991), dan  Salviasp (Qureshi, Ahmed, dan Kapadia, 1989). Alelokimia tersebut mungkin dalam bentu ekstrak tanaman, fraksi organik, fraksi volatil dan nonvolatile, minyak ataupun senyawa organic. Penyakit tanaman dapat juga dikendalikan dengan menggunakan efek antagonistic antibioticyang diproduksi oleh mikroorganisme lain (Rice, 1995).  Dengan kemajuan rekayasa genetika dan teknologi DNArekombinan, lebih banyak penelitian yang digunakan untuk tujuan tersebut.
Manajemen Hama.  Manjemen hama merupakan tantangan lain bagi produksi pertanian berkelanjutan. Untuk mengurangi  penggunaan pestisida sintetis berlebihan, harus dikembangkan alternativeseperti meningkatkan resistensi tanaman terhadap hama atau penggunaan bahan kimia yang lebih aman terhadap lingkungan. Pyrethrum dari  Chrysanthemum cinerariefolium, rotenoid pada  Derris, Lonchocarpus, dan  Tephrosiadan nicotinoids dari  Nicotiana spadalah beberapa contoh klasik insektisida yang dapat digunakan untuk menekan serangan hama sekaligus aman terhadap lingkungan. DIMBOA (Hydroxamicacid) yang dijumpai pada jagung menjadikan jagung tahan terhadap  European corn borer(Klun, Tipton, dan Brindley, 1967). Labih dari 2000 spesies tanaman memiliki kemampuan toksik terhadap hama (Crosby, 1971). Kombinasi usaha-usaha yang dilakukan para peneliti dari berbagai bidang diperlukan untuk mengekploitasi kemungkinan penggunaan alelokimia dari mikroba atau tanaman tingkat tinggi.
Konservasi Nitrogen di dalam Tanaman.  Konservasi nitrogen dalam tanah sangat penting untuk mempertahankan produktivitas tanaman dan manajemen sumber daya alam. Pencegahan nitrifikasi  yang mengubah amonium (bentuk yang sulit tercuci) menjadi nitrat (bentuk  yang mudah tercuci) sangat membantu di dalam konservasi nitrogen sebaik energiyang tersimpan pada lahan pertanian. Pentingnya konservasi nitrogen ini telahdisadari oleh para petani, dimulai dengan penambahan bahan kimia sintetis untuk konservasi dalam tanah. Nitrapyrin adalah salah satu produk yang umum digunakan untuk tujuan ini. Beberapa studi mengindikasikan bahwa alelokimia, terutama tannin, asam fenolik, dan flavonoid, dari tanaman hidup atau residunya atau exudatnya menghambat nitrifikasi (Rice dan Pancholy, 1973, 1974). Mulsa  dari tanaman barley, gandum dan oat ketika ditambahkan dalam pot yang berisi bibit tanaman  Picea mariana meningkatkan kandungan amonium dengan menurunkan jumlah pengoksidasi amonium sehingga menurunkan kehilangan nitrogen dalam tanah. Pengaruh tersebut dihubungkan dengan kehadiran asam fenolik  pada mulsa tersebut (Jobidont, Thibault, dan Fortin, 1989). Selain itu,penggunaan sampah daun Elaeagnus angustifoliadilaporkan telah menstimulasi konservasi nitrogen  pada tanah terdegradasi (Llinares et al., 1993).
Alelopati-Alat Bioteknologi yang Semakin Berkembang. Alelopati dapat digunakan sebagai alat bioteknologi untuk manajemen pengendalian gulma dan hama dengan cara transfer gen alelopati pada tanaman, meningkatkan produksi racun alami sebagai herbisidaatau pestisida melalui kultur jaringan atau kultur sel, teknologi DNA rekombinan  dan fermentasi mikroba, dan sintesis dan komersialisasi bahan kimia berdasarkankandungan bahan kimia alami produk.
Seperti telah didiskusikan, gen alelopati yang berasal dari aksesi liar dari kultivar modern dapat ditransfer ke tanaman dengan  teknologi rekombinan dan praktek pemuliaan tradisional. Hal ini dapat membuat kultivar tersebut tahan terhadap pengaruh gulma, pathogen, nematode, insek,dan lainnya. Hal ini merupakan pemecahan yang sulit namun beberapa tanaman  transgenic  seperti tembakau dan tomat diketahui telah memiliki resistensi yang lebih kuat terhadap hama (Barton, Whitely, dan Yang, 1987; Fischhoff, et al., 1987). Selain itu, produksi toksin tanaman alami yang bertanggungjawabterhadap penekanan gulma atau hama dapat ditingkatkan melalui teknologi fermentasi microbial.
Sintesis herbisida dan pestisida berdasarkan produk alami telah membuka lembaran baru dalam manajemen pengendalian gulma dan hama. Perkembangan pemanfaatan herbisida dan pestisida alami ini diketahui dengan pemasaran dan komersialisasi dari Bialaphos sebagai herbisida alami dibawah nama dagang Herbiaceae di Jepang (Hatzios, 1987). Bialaphos iniadalah produk fermentasi dari Streptomyces hygroscopicusdan  S. viridochromogenesdan sangat mudah terdegradasi dalam tanah (Jobidon, 1991). Bialaphosmerupakan herbisida dengan spektrum luas yang dapat mengatasi gulma rumput dandaun lebar. Rhizobitoxin, alelokimia dari  Bradyrhizobium japonicumyang ditemukan pada nodul akar kedelai menunjukkan toksisitas selektif terhadap gulma yang sebanding dengan herbisida sintetis Amitrole (Owen, 1973). Sintesis  Cinmethyline oleh Shell di USA yang memiliki kemiripan kimia dengan Cineole (produk dari tanaman tingkat tinggi) telah merangsang lebih jauh ketertarikan peneliti untuk desain biorasional. Beberapa bahan kimia analog telah disintesis (Tabel 2.2). Perusahaan di Jerman, USA, Swis, dan Jepang telah mengkomersialisasikan produk tersebut. Senyawa sejenis yang akan dikomersialisasikan mendatang adalah artemisinin yang sduah diketahui sebagai obat malaria (Chen, Polatnick, dan Leather, 1991) dan ailanthone (Heisey, 1996).
Tabel 2.2. Daftar beberapa herbisida sintehesis secara komersial
Senyawa Alami
Origin
Merk Herbisida
Perusahaan
Anisomysin
Saproinhibitin
Methoxyphenone
Nihon, Japan
Benzoxazinones
Phytoinhibitin
Banzanin
BASF, Jerman
Bialaphos
Saproinhibitin
Herbiaceae
Japan
Cineole
Phytoinhibitin
Cinmethyline
Shell, USA
Fusaric Acid
Saproinhibitin
Picloram
DOW, USA
Iprexil
Saproinhibitin
Benzodoc
Gulf, USA
Moniliformin
Saproinhibitin
3,4-dibutoxy moniliformin
Ciba-Geigy, Swiss

Alelokimia dapat langsung digunakan sebagai herbisida misalnya parthenin, ailanthone, cineole. Parthenin, laktone sesquiterpen dari gulma ganas  Parthenium hysterophorussudah digunakan sebagai pengendali gulma perairan  (Pandey, 1996). Upaya sedang dilakukan untuk menggunakan parthenin sebagai herbisida gulma daratan. Hasil penelitian sudah menunjukkan adanya perubahan kemampuan respirasi pada tanaman tingkat tinggi (Kohli, Daizy, dan Verma, 1993). Bagaimanapun, untuk kesuksesan penggunaan senyawa alami sebagai herbisida, penting untuk mengetahui toksikologinya,biaya produksi, efikasi dan selektivitasnya di lapangan, dan kesuksesan lisensidan patennya (Duke dan Lydon, 1987). Aspek bioteknologi alelopati lainnya  adalah penggunaan alelopati sebagai pengatur tumbuh. Aspek ini penerapannya masih sedikit. Beberapa alelokimia diketahui memiliki kegunaan sebagai pengatur tumbuh.
Mekanisme Kerja Alelokimia
Sebagian besar penelitian alelopati menyinggung pada pengaruh yang terlihat terhadap perkecambahan dan petumbuhan spesies target. Sedikit perhatian sudah dilakukan terhadap kejadian seluler yang mengikuti perubahan fisiologi di dalam sistem tanaman. Meskipun demikian, beberapa studi sudah tersedia didalam hal ini, dengan secara luas, melibatkan senyawa fenolik, terutama asam  benzoic dan  cinnamic. Pada kasus lactone terpenoid seperti parthenin dan artemisinin beberapa studi menunjukkan perubahan dalam metabolisme respirasi (Duke et al., 1987; Kohli, Daizy, dan Verma, 1993). Beberapa kejadian fisiologi yang dipengaruhi oleh alelokimia yang menghasilkan pengaruh yang terlihat pada spesies tanaman adalah yaitu pembelahan sel (Muller, 1965), biosintesis bagian tanaman (Van Sumere, et al., 1972), perubahan tingkat hormonal (Lee, Starrat, dan Jevnikar, 1982), aktivitas enzim (Daizy, 1990); Devi dan Prasad, 1992), transpor air (Barkosky dan Einhellig, 1993), fotosintesis (Daizy dan Kohli, 1991; Einhellig dan Rasmussen, 1993), respirasi (Hejl, Einhellig, dan Rasmussen, 1993; Kohli, Daizy, dan Verma, 1993) dan uptake ion(Booker, Blum, dan Fiscus, 1992).
Studi pada pemahaman tentang mekanisme kerja alelokimia masih sedikit. Kekurangan informasi pada studi ini mungkin disebabkan oleh alasan sebagai berikut: keterlibatan lebih dari satu bahan kimia yang mempengaruhi transformasi pertumbuhan melalui pengaruh sinergistik atau pengaruh aditif. Transformasi alelokimia di dalam tanah melalui aktivitas mikrobamenyebabkan formasi senyawa yang tidak teridentifikasi sehingga mekanisme kerjanya sulit dinterprestasikan, retensi dari alelokimia oleh partikel tanah atau humus untuk beberapa waktu, dan banyaknya alelokimia alami yangmembuat subjek ini semakin kompleks.
Pengetahuan alelopati melibatkan interaksi biokimia yang kompleks diantara tanaman. Demonstrasi yang dilakukan di bawah kondisi lapang tidak semudah yang diujikan di laboratorium. Namun apabila hal ini dapat dipelajari lebih mendalam maka fenomena alelopati ini akan dapat bermanfaat untuk meningkatkan produktivitas tanaman. Beberapa kajian/penelitian prospek alelopati yang dibutuhkan mencakup:
•  Untuk membatasi penggunaan bahan kimia sintetis danbahan kimia yang merusak sistem pertanian berkelanjutan, alelokimia  baik microbial maupun tanaman tingkat tinggi dapat menyediakan alternatif untuk program perlindungan tanaman terpadu. Hal ini secara ekonomi murah dan aman dilihat dari segi lingkungan.  Screeningbeberapa alelokimia dengan rancangan percobaan yang sesuai merupakan area riset yang paling menarik.
•  Investigasi seharusnya dilakukan untuk  screening  alelopati tanaman dengan toksisitas yang selektif terhadap gulma dan  beberapa tanaman sebagai rotasi tanaman mana yang harus digunakan untuk rotasi tanaman.Petani seharusnya didorong untuk mengikuti praktek  ini ketika penggunaan berlebih dari bahan kimia sintetik sudahmerusah kesehatan tanah.
•  Penggunaan teknik rekombinasi DNA untuk memodifikasi DNA tanaman agar didapatkan sifat yang diinginkan seperti ketahanan terhadap hama dan kemampuan untuk menekan pertumbuhan gulma; untuk meningkatkan produksi senyawa alami yang bisa digunakan sebagai  herbisida, pestisida atau pengatur tumbuh.
D. Kemajuan Penggunaan Bioherbisida
Review komprehensif telah dilakukan tentang dasar-dasar, metodologi, dan kemajuan pengendalian secara biologi (Charudattan,  1991; hasan dan Ayers, 1990; Julien, 1992a; Schrooder, 1983; TeBeest dan Templeton, 1985; Wapshere, 1982; watson, 1989; watson, 1991b). Upaya pengendalian secara biologi sudah dilakukan pada gulma padi sawah antara lain pada gulma air  Eichhornia crassipesdan  Salvinia molesta(Julien, 1992a; watson, 1991a). Saat ini inisiasi  penelitian pada pengendalian gulma secara biologi sudah dikonsentrasikan pada tiga gulma yang tidak secara umum tidak menginfestasi pada padi sawah, yaitu Chromolaena odorata,  Mikania micrantha, dan  Mimosa pigra(Julien, 1992a). Hampir semua penelitian saat ini melibatkan serangga dengan hanya menguji patogen tanaman sebagai agen pengendali biologi.
Dua fungi pathogen tanaman sudah diregistrasi di USA dan di Kanada sebagai produk bioherbisida, yaitu  Phytophtora palmivorauntuk mengendalikan Morrenia odoratadalam bentuk formulasi cair dengan nama dagang DeVineTMyang telah diregistrasi pada tahun 1981 dan  Colletotrichum gloeosporioidesf.sp. aeschynomenedalam bentuk formulasi tepung kering dengan merek  dagang CollegoTMuntuk mengendalikan  Aeschynomene virginicapada tanaman padi sawah dan kedelai di Arkansas, Louisiana, dan Mississippi.  Colletotrichum gloeosporioidesf.sp.  malvae  juga telah diregistrasi pada tahun 1982 di Kanada untuk mengendalikan  Malva pusilladengan merek dagang BioMal TM(Makowski dan Mortensen, 1992).  Colletotrichum gloeosporioidesf.sp.  cuscutae  dengan merek dagang LUBAO2 juga telah digunakan untuk mengendalikan  Cuscuta sp. di pertanaman kedelai di China.
Evans (1987) telah mereview secara lengkap tentangpatogen fungi yang berasosiasi dengan gulma tropik dan subtropik sertabagaimana prospek penggunaan patogen tersebut untuk mengendalikan setengah dari gulma tersebut. Salah satu gulma target dari penelitian Evans (1987) adalah  Rottboella cochinchinensis  yang merupakan gulma darat yang menjadi target International Institute of Biological Control (IIBC). Berbagai patogen telah diisolasi dari penyakit yang ada pada  Rottboella cochinchinensis,  tetapi hampir semua patogen yang diisolasi tersebut juga menjadi patogen pada tanaman jagung. Studi lanjutan masih terus dilakukan dengan dua isolat fungi yaitu  Colletotrichum  sp dan Sphacelotheca sp.
Saat ini penelitian pengendalian gulma secara biologi telah diinisiasi oleh International Rice Research Institute (IRRI) dan University of the Philippines (UPLB), Los Banos bekerjasama dengan McGill University, Montreal, Canada untuk mengevaluasi prospek penggunaan indigenuous patogen fungi untuk mengendalikan gulma utama pada tanaman padi (Bayot,et al, 1992; Watson, 1991a). Gulma utama yang menjadi target antara lain  Cyperus difformisL.,  C. iriaL., C. rotundusL., Echinochloa colona(L) Link., E. cruz-galli(L.) P. Beauv., Fimbristylis miliacea(L.) vahl.,  Mimosa invisaMart.,  Monochoria vaginalis(Burm.f.) Kunth, dan  Spenochlea zeylaniaGaertn. Patogen virulen telah diisolasi dari  C. iria,  E. colona,  M. invisa, dan  S. zeylania. Dua gulma terakhir telah berhasil dikendalikan (100%) di percobaan lapang IRRI (Bayot, 1992).
Di jepang dan beberapa negara tetangga penelitian telah dilakukan pada Eleocharis, Echinochloa, dan beberapa gulma lainnya(Imaizumi et al, 1991, Suzuki, 1991, Yoo, 1991). Tujuan riset sudah diarahkan pada upaya untuk mengisolasi phytotoxic metabolit dari fungi gulma dan mikroorganisme lain (Yamaguchi dan Yoo,1991).
Hambatan yang sering dijumpai dalam pengembangan bioherbisida adalah virulensi patogen dan kebutuhan lingkungan yang kritis (Charudattan, 1991, Templeton, 1982, dan Watson, 1989). Beberapa aspekdari patogen bioherbisida seperti peningkatan virulensi, perbaikan produksi toksin, perubahan skala inang, resistensi terhadap senyawa kimia untuk produksi tanaman, perubahan survival atau persistensi pada lingkungan, perluasan toleransi terhadap lingkungan, peningkatan produksi propagula dalam sistem fermentasi, mempertinggi toleransi pada proses formulasi, dan pendekatan formulasi inovatif adalah beberapa target untuk pengembangan secara genetic dan bioteknologi  dari patogen bioherbisida (Templeton dan Heiny, 1989).
Optimalisasi produksi spora sering merupakan aspekkritis dalam mendefinisikan sukses atau tidaknya prospek pengembangan bioherbisida (Boyette et al, 1991; Stowel, 1991). Beberapa kandidat patogen bioherbisida tidak segera sporulasi di dalam kultur. Optimasi nutrisi  dalam medium fermentasi, lingkungan kultur, dan aspek ekonomi adalah aspek kritis untuk suksesnya pengembangan bioherbisida (Stowell, 1991).
E. Invasive Alien Spesies
Perkembangan ilmu gulma saat ini tidak hanya terfokus pada gulma yang sudah umum terjadi di lingkungan pertanian, namun juga pada gulma-gulma yang baru dan memiliki pertumbuhan yang cepat sehingga mendominasi suatu wilayah tertentu. Gulma tersebut diberi istilah  Invasive Alien Species. Menurut CBD  (Convention on Biological Diversity), gulma dikategorikan  Invasieve Alien Species(IAS) apabila memiliki criteria sebagai berikut :
1.  Spesies yang diintroduksi secara sengaja maupun tidak disengaja di luar habitatnya
2.  Memiliki kemampuan membentuk diri, menyerang, berkompetisi dengan spesies asli dan mengambil alih lingkungan barunya
3.  Penyebarannya merupakan ancaman bagi upaya konservasi dan pemanfaatan berkelanjutan keanekaragaman hayati pada skala lokal, regional dan global
Gulma yang tergolong  invasive alien spesies  yang dijumpai di Indonesia
antara lain sebagai berikut :
Acasia nilotica
Gulma  Acasia niloticamerupakan spesies asli dari Africa yang pada tahun1850 diintroduksi ke Jawa. Pada tahun 1900 spesies  ini sudah dijumpai di Bogor dan Jakarta, pada tahun 1931 dijumpai di Pasuruan,  dan pada tahun 1985 sudah dijumpai di Pulau Timor. Pada tahun 1969, spesies ini diintroduksi di Taman Nasional Baluran sebagai tanaman pagar untuk hutan jati dari api di savanna.
Pada tahun 1980 invasi kecil sudah dilaporkan dan dalam waktu singkat menjadi ekspansive. Dampak ekologi yang terjadi antara lain spesies tersebut menginvasi hampir seluruh areal savana yang merupakan sumber pakan utama bagi satwa mamalia terestrial (banteng, rusa, dan kerbau liar) sehingga terjadi kompetisi antar satwa yang mengakibatkan populasi banteng menurun. Pada tahun 1993 dilaporkan 12000 ha savanna terinvasi oleh spesies tersebut dan pada tahun 1996 telah meluas sampai 5000 ha. Kondisi tersebut  menimbulkan dampak ekonomi yaitu adanya biaya tinggi untuk menanggulangi penyebaran  Acacia niloticadan untuk memulihkan kembali fungi ekologis yang telah berubah.
Austroepatorium inulifolium = Eupatorium inulifolium
Gulma  A. inulifoliummerupakan spesies asli Amerika tropik yang didatangkan ke Kebun Raya Bogor. Saat ini gulma inibanyak dijumpai Jawa Barat, umumnya di kebun teh, banyak juga dijumpai di Cibodas, Taman Nasional Gunung Gede Pangrango. Gulma  A. inulifoliumdi Bengkulu dijumpai dan mengganggu tanaman kehutanan, perkebunan, tanaman tahunan dan sisi kanan kiri jalan raya.
Chromolaena odorata
Gulma  C. odorata  merupakan spesies asli Amerika Selatan dan Tengah. Gulma tersebut secara agresif menginfasi ladang penggembalaan dan tanaman perkebunan, merupakan gulma utama pada berbagai lingkungan yang dapat menekan vegetasi lain. Gulma C. odorata di Indonesia pertama  kali dilaporkan di Lubuk Pakam, Sumatra Utara pada tahun 1934. Gulma ini menyebar sangat cepat dan saat ini menyebar ke seluruh pulau dari Aceh sampai Papua. Gulma  C. odorata  menginvasi taman nasional Pananjang, Pangandaran, Ujung Kulon, dan padang rumput Nusa Tenggara
Clibadium surinamense
Gulma  C. surinamensemerupakan spesies asli Amerika tropik. Spesies tersebut ternaturalisasi sejak lama di Jawa dan koleksi pertama kali dijumpai pada tahun 1888. Di Sumatera dilaporkan dijumpai tahun 1931. Saat ini spesies  C. surinamenseumum dijumpai di Sumatera, juga dicatat dari Gimpu, Sulawesi Tengah. Gulma  C. surinamensedijumpai kelimpahannya di lahan pertanian, sisi jalan, dan hutan sekunder muda.
Eichornia crassipes
Gulma eceng gondok (E. crassipes) diintroduksi dari pesisir Amazone sebagai tanaman hias di danau Kebun Raya Bogor padatahun 1886. Dalam waktu cepat, spesies tersebut menyebar ke seluruh Indonesia. Hampir semua perairan di Indonesia terinvasi oleh eceng gondok. Di Jawa Tengah, gulma ini menginvasi hampir seluruh permukaan rawa pening.
Eupatorium sordidum
Gulma  E. sordidummerupakan spesies asli Meksiko yang diintroduksi ke Jawa Barat sebagai tanaman hias. Spesies ini berkembang sangat cepat dan saat ini menjadi masalah di Taman Nasional Gede Pangrango pada ketinggian 1400-17000 m dpl.
Hydrilla verticillata
Gulma spesies  H. verticillatamerupakan gulma perairan. Gulma ini dilaporkan dijumpai pada daerah perairan terbuka ditiga pulau yaitu pulau Jawa, Sulawesi, dan Sumatera.
Mikania micrantha
Spesies M. micrathapada tahun 1949 diimpor dari Paraguay dan ditanam di Kebun Raya Bogor. Pada tahun 1956 spesies ini diintroduksi sebagai tanaman penutup tanah non legum di perkebunan karet. Pada tahun 1976 spesies  M. micranthatelah menjadi gulma dan mengokupasi sebagaian besar kebun karet dan tersebar luas di lahan pertanian di Jawa Timur dan Barat serta Sumatera Selatan.
Mimosa diplotrica = M. invisa
Spesies  M. invisamerupakan spesies asli Brasil dan menyebar luas diIndonesia. Saat ini spesies  M. invisabanyak dijumpai pada daerah terbuka maupun lahan ternaungi, di daerah irigasi, sisi jalan, padang rumput, lahan pertanian, perkebunan tebu dan kelapa.
Mimosa pigra
Gulma M. pigra merupakan spesies asli Amerika Tropis. Spesies  M. pigrasudah ditemukan di Jawa pada tahun 1844. Spesies ini dilaporkan dijumpai di Jawa, Sumatera, Kalimantan, dan Papua. Spesies ini  membentuk lapisan yang sulit ditembus pada daerah lembab, kanal, sungai, reservoir.
Passiflora edulis
Gulma  P. edulismerupakan spesies asli Amerika Selatan. Spesies ini ternaturalisasi di Jawa Barat dan Jawa Tengah dan berkembang cepat. Spesies ini menjadi problem di Gunung Gede Pangrango dengan merambati tanaman hutan sehingga menekan tanaman hutan.
Penisetum polystachion
Gulma  P. polystachionmerupakan spesies asli Afrika tropis. Gulma ini telah dilaporkan di Jawa Barat pada tahun 1972 sebagai turfgrass dan menyebar cepat pada sisi-sisi jalan, tempat terbuka, lahan padi gogo, lahan perkebunan. Gulma  P. Polystachion  menjadi dominan pada lahan bukaan hutan, menyebar dengan cepat setelah pembukaan hutan.
Piper aduncum
Gulma  P. aduncummerupakan spesies asli Amerika Tengah dan Selatan.Spesies ini diintroduksi ke Kebun Raya Bogor. Herbarium pertama dijumpai dari Bogor tahun 1900 dan menyebar luas di Jawa Tengah,  Jawa Timur, Sumatera, Kalimnantan, Sulawesi, Maluku, dan Papua.  P. aduncummenjadi gulma lingkungan yang berbahaya karena penyebarannya cepat menginvasi lahan.
Salvinia molesta
Spesies S. molesta merupakan gulma perairan. Gulmaini dilaporkan telah dijumpai di daerah perairan terbuka di Jawa, Kalimantan, dan papua.
Stachytarpeta indica
Spesies  A. indicamerupakan spesies asli Amerika tropis. Gulma ini umum dijumpai di Jawa, Sulawesi dan Timor. Gulma ini menyebar secara luas dan menyebabkan problem di Papua. Spesies ini menjadi salah satu masalah gulma di perkebunan di Sumatera hingga Papua.

0 komentar "I. Perkembangan Ilmu Gulma ", Baca atau Masukkan Komentar

Poskan Komentar

Kita adalah penjelajah,,tinggalkanlah jejak anda dimanapun anda kunjungi.
semoga bermanfaat