ASPEK ALLELOPATI PADA EKOSISTEM PERTANIAN
Oleh
Ratna Rosanty Lahay
NIP 131836670
DEPARTEMEN BUDIDAYA PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Medan
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkatNya yang
telah memperkenankan penulis menyelesaikan tulisan ini sebagai suatu karya tulis hasil
studi literatur.
Tulisan ini dengan judul “Aspek Allelopati pada Ekosistem Pertanian”. Salah
satu sifat dari ekosistem adalah interaksi biotik antar populasi, baik yang bersifat positif,
netral maupun negatif. Allelopati merupakan contoh dari interaksi negatif. Selama ini
allelopati selalu dikaitkan dengan gangguan gulma terhadap tanaman budidaya, padahal
interaksi allelopati dapat terjadi juga antara tanaman sejenis, antara tanaman tak sejenis
serta yang lebih ekstrim lagi adalah allelopati tanaman budidaya terhadap gulma. Penulis
menyadari bahwa tulisan singkat ini cukup terbatas dalam penyajiannya. Namun
demikian penulis berharap kiranya tulisan ini dapat bermanfaat sebagai sumber informasi
pelengkap bagi pembaca.
Medan, Juli 2009
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI ... ii
DAFTAR TABEL ... iii
PENDAHULUAN ... 1
ALLELOPATI GULMA TERHADAP TANAMAN BUDIDAYA ... 2
ALLELOPATI TERHADAP TANAMAN SEJENIS ... 4
ALLELOPATI TERHADAP TANAMAN TAK SEJENIS ... 7
ALLELOPATI TANAMAN BUDIDAYA TERHADAP GULMA ... 9
KESIMPULAN ... 12
DAFTAR PUSTAKA ... 13
DAFTAR TABEL
Nomor Halaman
1. Persentase kecambah, kecambah normal, panjang daun dan panjang akar relatif padi gogo akibat pemberian ekstrak
beberapa jenis gulma ... 2
2. Persentase anakan, bobot kering jerami, gabah hampa dan hasil gabah relatif padi gogo akibat pemberian ekstrak beberapa jenis
gulma ... 3
3. Pengaruh eksudat akar cabe merah pada perkecambahan dan
pertumbuhan cabe merah ... 4
4. Pengaruh kacang beludru terhadap pertumbuhan selada dan kacang
merah pada percobaan sistem stairstep ... 5
5. Pertumbuhan tanaman setelah pemasukan daun kacang beludru
ke dalam tanah ... 8
6. Pertumbuhan tanaman setelah pemasukan daun kacang beludru
ke dalam tanah ... 10
7. Pengaruh L-DOPA pada pertumbuhan radikula beberapa jenis gulma 11
PENDAHULUAN
Istilah allelopati dipopulerkan oleh Molisch pada tahun 1937 sebagai pengaruh
negatif satu jenis tumbuhan terhadap perkecambahan, pertumbuhan dan pembuahan jenis
tumbuhan lainnya yaitu dengan adanya pelepasan senyawa kimia. Terdapat dua jenis
allelopati yaitu : 1) allelopati sebenarnya, yaitu pelepasan senyawa beracun dari
tumbuhan ke lingkungan sekitarnya dalam bentuk senyawa asli yang dihasilkan, 2)
allelopati fungsional, yaitu pelepasan senyawa-senyawa kimia oleh tumbuhan ke
lingkungan sekitarnya yang kemudian bersifat sebagai racun setelah mengalami
perubahan yang disebabkan oleh mikroba tanah (Sastroutomo, 1990).
Senyawa-senyawa kimia yang mempunyai potensi allelopati dapat ditemukan di
semua jaringan tumbuh-tumbuhan termasuk daun, batang, akar, rizoma, bunga, buah dan
biji. Senyawa kimia tersebut dibebaskan melalui pencucian, eksudasi akar, volatilisasi
dan dekomposisi bahan. Senyawa allelopati berpengaruh negatif terhadap penyerapan
unsur hara, pembelahan sel, penghambatan pertumbuhan, penghambatan aktivitas
fotosintesis, berpengaruh terhadap respirasi, sintesis protein, perubahan ketegangan
membran, serta penghambatan aktivitas enzim (Duke, 1985).
Allelopati mempunyai spektrum kerja yang luas. Menurut Rice (1984), ada
empat hubungan yang saling mempengaruhi yaitu : gulma terhadap tanaman budidaya,
antar tanaman sejenis, antar tanaman tidak sejenis dan tanaman budidaya terhadap gulma.
Tulisan di bawah ini akan mengulas beberapa hasil penelitian yang mencakup keempat
ALLELOPATI GULMA TERHADAP TANAMAN BUDIDAYA
Arjulis (1992) telah melakukan penelitian tentang pengaruh allelopati beberapa
jenis gulma terhadap padi gogo di rumah kaca Sitiung, Laboratorium Sukarami pada
musim hujan 1988/1989. Jenis gulma yang dipergunakan untuk perlakuan adalah gulma
yang dominan di Sitiung. Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa ekstrak D. ciliaris
dan C. dactylon mengurangi daya kecambah benih padi gogo. Ekstrak E. indica, P.
scrobiculatum, C. dactylon mengakibatkan pertumbuhan kecambah tidak normal.
Ekstrak semua gulma yang diuji (kecuali S. glauca) meningkatkan kecambah abnormal.
Kenyataan ini menunjukkan metabolit sekunder yang terkandung dalam ekstrak gulma
bersifat menghambat pertumbuhan tanaman (Tabel 1).
Tabel 1. Persentase kecambah, kecambah normal, panjang daun dan panjang akar relatif padi gogo akibat pemberian ekstrak beberapa jenis gulma
Ekstrak Daya
Terhadap pertumbuhan dan hasil maka ekstrak B. alata dan C. dactylon
meningkatkan bobot jerami, tetapi gabah hampa tidak dipengaruhi. Sedangkan ekstrak A.
compressus, P. scrobioculatum. E. indica dan C. dactylon menurunkan hasil padi gogo
berturut-turut sebesar 42, 34, 32 dan 30 % (Tabel 2).
Tabel 2. Persentase anakan, bobot kering jerami, gabah hampa dan hasil gabah relatif padi gogo akibat pemberian ekstrak beberapa jenis gulma
Ekstrak Anakan aktif Bobot jerami Gabah hampa Hasil gabah
E. indica 71.4 n 96.3 tn 111.0 tn 66.7 sn
Akuades (kontrol) 100.0 100.0 100.0 100.0
Dari penelitian oleh Arjulis tersebut terlihat bahwa gulma dapat mempengaruhi
perkecambahan, pertumbuhan dan hasil tanaman melalui pengaruh allelopati yang
ditimbulkannya. Derajat gangguan yang diakibatkannya tergantung jenis gulma. Oleh
karena itu pada pengendalian gulma harus diperhatikan mana jenis-jenis gulma yang kuat
menghambat tanaman budidaya melalui allelopati yang dihasilkannya tanpa
ALLELOPATI TERHADAP TANAMAN SEJENIS
Penelitian tentang potensi allelopati pada cabe merah telah dilakukan oleh
Tsuchiya, Lee dan Hoshina (1994) setelah memperhatikan bahwa hasil dan kualitas cabe
merah di Korea menurun bila lahan terus menerus ditanami cabe merah. Ketiga peneliti
mengasumsikan bahwa allelopati mungkin salah satu penyebab dari penurunan itu
disamping penyakit late blight, antraknosa dan mosaik.
Dengan menggunakan sistem trapping diperoleh bahwa bila eksudat akar cabe
merah digunakan sebagai donor, maka perkecambahan dan pertumbuhan tanaman cabe
merah akan berkurang (Tabel 3) dibandingkan kontrol. Berdasarkan analisis ekstrak
mempergunakan HPLC (High Performance Liquid Chromatography) didapatkan bahwa
akar tanaman cabe mengandung paling banyak senyawa asam fenolik seperti asam
p-hidroksibensoik dan asam vanilik.
Dari hasil peenelitian tersebut di atas terlihat bahwa allelopati dapat saja
mengganggu pertumbuhan tanaman cabe merah melalui pengurangan laju
perkecambahan, tinggi tanaman, jumlah daun, luas daun serta bobot kering akar dan
tajuk.
Hasil penelitian Fuji et al. (1991) juga menunjukkan hal yang sama (Tabel 4).
Dengan menggunakan sistem stairstep diperoleh bahwa tanaman selada dan kacang
merah sebagai tanaman penerima akan berkurang luas daun dan bobot kering akar dan
tajuknya bila menerima atau diberi perlakuan eksudat akar dari tanaman donor yang
sejenis. Dengan perlakuan eksudat akar dari tanaman sejenis, luas daun, bobot kering
tajuk dan akar pada kacang merah berkurang 3, 4 dan 21%. Sedangkan pada selada, luas
daun dan bobot kering tajuk berkurang 11 dan 4 % dibanding kontrol, sebaliknya bobot
kering akar bertambah 1 %.
Tabel 4. Pengaruh kacang beludru terhadap pertumbuhan selada dan kacang merah pada percobaan sistem stairstep
Keterangan: Garis bawah menunjukkan penghambatan yang kuat
Fenomena penghambatan oleh allelopati pada tanaman sejenis memberi hikmah
bahwa dalam melakukan teknik budidaya, peranan allelopati perlu diperhatikan terutama
dalam : 1) mengatur populasi pertanaman monokultur agar tidak ada kompetisi (termasuk
allelopati), 2) menganekaragamkan pergiliran tanaman serta 3) mengusahakan agar
kalaupun akan menggunakan mulsa dari tanaman sejenis yang ditanam pada pertanaman
ALLELOPATI TERHADAP TANAMAN TAK SEJENIS
Pergiliran tanaman dan tumpangsari serta penggunaan mulsa dari pertanaman
sebelumnya sudah biasa dilakukan petani. Tetapi dengan memperhatikan dua hasil
penelitian yang dilakukan di Jepang ini, seharusnya perlu diperhatikan dan dijadikan
bahan pertimbangan dalam melakukan ketiga tindak teknik budidaya di atas.
Dengan memberikan potongan daun dari kacang beludru (Mucuna pruriens (L.)
DC var. utilis ke dalam tanah yang ditanami berbagai tanaman budidaya, Fuji et al.
(1992) memperoleh hasil bahwa daun segar kacang beludru dapat menurunkan tinggi dan
bobot kering tajuk serta akar dari tanaman jagung, buncis dan mentimun. Tetapi bila
daun kacang beludru kering oven yang dipakai maka tanggap tanaman budidaya untuk
masing-masing peubah amat beragam (Tabel 5).
Sebelumnya, pada tahun 1991 Fuji dan kawan-kawannya melakukan percobaan
dengan sistem stairstep tentang pengaruh kacang beludru terhadap pertumbuhan selada
dan kacang merah. Hasil penelitian menunjukkan bahwa luas daun, bobot kering akar
dan tajuk tanaman selada berturut-turut berkurang 37, 30 dan 52 % bila memperoleh
donor dari kacang beludru. Sedang pada kacang merah berkurang masing-masing
sebesar 10, 4 dan 19 % (lihat kembali Tabel 4). Terlihat bahwa pengaruh penghambatan
allelopati oleh kacang beludru terhadap selada adalah lebih besar dibandingkan terhadap
Tabel 5. Pertumbuhan tanaman setelah pemasukan daun kacang beludru ke dalam tanah
Dengan memperhatikan bahwa suatu tanaman akan menghambat pertumbuhan
tanaman jenis lainnya melalui allelopati kimia yang dikeluarkannya, maka perlu menjadi
pertimbangan bila kan melakukan ; 1) pemilihan jenis-jenis tanaman bila akan melakukan
tumpangsari, 2) pemilihan jenis-jenis tanaman yang akan digilir-tanamkan serta 3)
mengusahakan mulsa yang berasal dari tanaman tak sejenis agar sudah terdekomposisi
ALLELOPATI TANAMAN BUDIDAYA TERHADAP GULMA
Selama ini allelopati selalu dikaitkan dengan gangguan gulma terhadap tanaman
budidaya, jarang orang berpikir sebaliknya. Padahal terdapat beberapa jenis tanaman
yang dapat mengendalikan gulma melalui senyawa allelokimia yang dikandungnya.
Yang sudah mencapai tahapan komersial adalah pembuatan bioherbisida dari tanaman
Chrysanthemum cineriaefolium yang mengandung pyrethrin yang dapat membasmi
gulma. Masih banyak tanaman lain yang mengandung senyawa allelokimia ini, satu di
antaranya adalah jagung walaupun kadarnya rendah (Martin, Mc Coy and Dick, 1990).
Fuji et al. (1992) telah melakukan penelitian tentang diskriminasi dan identifikasi
L-DOPA pada kacang beludru (Mucuna pruriens) dan kemungkinannya sebagai calon
bahan allelopati untuk pengendalian gulma. Kacang beludru merupakan tanaman
leguminosa tropika yang dimanfaatkan sebagai tanaman penutup tanah dan tanaman
pakan ternak. Kacang beludru dapat menghambat dan mencekik (smother) pertumbuhan
dari gulma-gulma ganas seperti teki (Cyperus spp) dan alang-alang (Imperata cylindrica).
Beberapa seri penelitian telah dilakukan dengan bioassay untuk men-screening allelopati
yang terkandung pada berbagai tanaman budidaya. Hasil dari penelitian menunjukkan
bahwa kacang beludru adalah tanaman yang paling menjanjikan sebagai calon bahan
pembuatan bioherbisida, dibandingkan tanaman budidaya lainnya seperti tomat, terung,
padi gogo. Tabel 6 memperlihatkan populasi gulma di musim semi pada lahan yang
terus-menerus ditanami. Plot yang ditanami kacang beludru menunjukkan populasi
gulma dominan Cerastium glomeratum yang lebih rendah dibandingkan plot lain yang
Tabel 6. Pertumbuhan tanaman setelah pemasukan daun kacang beludru ke dalam tanah
Tanaman Perlakuan a) Populasi Gulma
(g BK/m2)
Spesies Gulma yang ada b)
Padi gogo 3 th.t 5.11 (49.4)c) 1,3,5,6,7,8,9,19,11
Terung 3 th.t 16.82 (40.1) 1,2,3,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14
Tomat 3 th.t 4.92 (64.9) 1,5,6,9,12,13,17
Kacang beludru 2 th.t 0.00 (0.0) Tidak tumbuh
Kacang beludru 1 th.t, 1 th.b 3.05 (74.8) 1,10,12,13,16,18
Bera 3 th.b 0.97 (37.3) 1,2,6,10,12,13,15,16
a)
3 th.t : ditanami terus untuk 3 tahun; 2 th.t : ditanami terus untuk 2 tahun; 1 th.t, 1th.b : ditanami untuk 1 tahun, diikuti bera selama 1 tahun; 3 th.b : diberakan selama 3 tahun tanpa pemupukan.
b)
Spesies gulma yang hadir : 1. Cerastium glomeratum, 2. Cerastium vulgatum, 3. Erigenon annuus, 4. Erigenon philadelphicus, 5. Stellaria alsine, 6. Alopececurus geniculatus, 7. Vicia angustifolia, 8. Cardamine flexuosa, 9. Rorippa atrovirens, 10. Taraxacum officinale, 11. Artemisia princes, 12. Erigeron Canadensis, 13. Gnaphalium affine, 14. Imperata cylindrical, 15. Poa annua, 16. Oxaliscorniculata, 17. Capsella bursa-pastoris, 18. Sonchus asper.
c)
angka di dalam kurung menunjukkan persentase Cerastium glomeratum, spesies yang dominan.
Analisis bahan efektif dengan menggunakan cara HPLC menunjukkan bahwa
kacang beludru mengandung konsentrasi L-DOPA (L-3,4-dihidroksifenilalanin) yang
tinggi (6-9%). Konsentrasi tersebut cukup untuk mengurangi pertumbuhan tanaman
tetangganya. Bila kacang beludru dapat memproduksi 20 – 30 ton daun dan batang segar
per tahun, kira-kira 200- 300 kg L-DOPA dapat ditambahkan ke tanah setiap tahunnya.
Beberapa pengaruh L-DOPA pada pertumbuhan radikula gulma disarikan pada
arvensis, juga kuat menghambat pertumbuhan Linum usitassium, menghambat moderat
pada famili Compositae seperti Solidago altissima, Taraxacum officinale serta hanya
sedikit menghambat pada famili Graminae seperti Miscanthus sinensis, Setaria faberi.
Tabel 7. Pengaruh L-DOPA pada pertumbuhan radikula beberapa jenis gulma
Nama gulma EC 50 (mM)
Ceratium glomeratum (Ca) 0.10
Spergula arvensis (Ca) 0.20
Linum usitassium (Li) 0.20
Solidago altissima (Co) 0.46
Taraxacum officinale (Co) 1.30
Amaranthus lividus (Am) 0.76
Miscanthus sinensis(Gr) 0.86
Setaria faberi (Gr) 1.60
Berdasarkan hasil penelitian Fujii et al. tersebut maka kacang beludru dapat
dimanfaatkan sebagai bioherbisida. Diharapkan masih banyak lagi tanaman atau
tumbuhan lain yang mempunyai potensi sebagai bioherbisida sebagaimana
KESIMPULAN
Dengan memahami keempat macam hubungan yang melibatkan aspek allelopati
tersebut dapat diperoleh masukan bagaimana seharusnya melakukan pengendalian gulma,
mengatur populasi tanam, melakukan pergiliran tanaman, memilih jenis tanaman yang
ditumpangsarikan, memberikan mulsa, mengelola lahan gambut serta kemungkinan
DAFTAR PUSTAKA
Arjulis, R. 1992. Pengaruh Allelopati Beberapa Jenis Gulma terhadap Padi Gogo. Pemberitaan Penelitian Sukarami No. 17 : 3-5.
Duke, S.O. 1985. Weed Physiokogy. Vol.I. Reproduction and Ecophysiology. CRC Press, Inc., Boca Raton Florida.
Fuji, Y., T. Shibuya and T. Yasuda. 1991. Discrimination of Allelopathy of Velvetbean (Mucuna pruriens) with Stairstep Experimental Rotary Greenhouse Experiments. Japan J. Soil. Plant Nutr., 62 : 258-264.
Fuji, Y., T. Shibuya and T. Yasuda. 1992. Allelopathy of Velvetbean : Its Discrimination and Identification of L-DOPA as A Candidate of Allelopathy Substances. JARQ 25 : 238-247.
Martin, V.L., E.L.McCoy and W.A. Dick. 1990. Allelopathy of Crop Residues Influences Corn Seed Germination and Early Growth. Agron. J. 82 : 555-560
Rice, E.L. 1984. Allelopathy. Academic Press, Inc., New York.
Sastroutomo, S.S. 1990. Ekologi Gulma. Gramedia Pustaka Utama.
