RESISTENSI GANDA SERTA PENGELOLAAN DISERTASI OLEH : KOKO TAMPUBOLON PROGRAM DOKTOR (S3) ILMU PERTANIAN

(1)

i DISERTASI

OLEH :

KOKO TAMPUBOLON 168104010

PROGRAM DOKTOR (S3) ILMU PERTANIAN

PROGRAM DOKTOR ILMU PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2022

(2)

ii DISERTASI

Sebagai Salah Satu Komponen dalam Memperoleh Gelar Doktor dalam Program Doktor Ilmu Pertanian pada Program Pascasarjana

Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara Medan dibawah Pimpinan Rektor Universitas Sumatera Utara

Dr. Muryanto Amin, S.Sos., M.Si.

OLEH :

KOKO TAMPUBOLON 168104010

PROGRAM DOKTOR (S3) ILMU PERTANIAN

PROGRAM DOKTOR ILMU PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2022

(3)

iii

(4)

i PANITIA PENGUJI DISERTASI Pemimpin Sidang :

Dr. Muryanto Amin, S.Sos., M.Si. (Rektor USU)

Ketua : Prof. Ir. Edison Purba, Ph.D. (Universitas Sumatera Utara) Anggota : Prof. M. Basyuni, S.Hut., M.Si., Ph.D. (Universitas Sumatera Utara) Dr. Diana Sofia Hanafiah, S.P., M.P. (Universitas Sumatera Utara) Dr. Dra. Ir. Chairani Hanum, M.S. (Universitas Sumatera Utara) Prof. Dr. Ir. Denny Kurniadie, M.Sc. (Universitas Padjadjaran)

Prof. Dr. Ir. Usman Nasution (Universitas Islam Sumatera Utara)

(5)

i

(6)

i

Permasalahan yang ditimbulkan gulma belulang (Eleusine indica) di perkebunan kelapa sawit dapat menurunkan produksi tanaman. E. indica sudah ada dilaporkan resisten-glifosat pada perkebunan kelapa sawit di Sumatera Utara.

Perusahaan perkebunan sering menggunakan herbisida yang sejenis secara berulang-ulang dalam periode yang lama yang mengakibatkan gulma tersebut menjadi resisten. Kegiatan ini akan meningkatkan evolusi resisten herbisida pada perkebunan kelapa sawit di Sumatera Utara. Namun tidak ada informasi yang menunjukkan perlunya dilakukan pengujian skrining reistensi tunggal, pengujian herbisida campuran, resistensi ganda, dan pengelolaan biotip E. indica terhadap enzim 5-enolpyruvyl shikimate-3-fosfat (EPSPS) di Sumatera Utara. Dengan demikian diperlukan beberapa pengujian resistensi ini yang akhirnya mengarah ke pengelolaan E. indica resisten-glifosat dari perkebunan kelapa sawit.

Penelitian disertasi ini terdiri dari 4 tahap, Penelitian Tahap Pertama dengan tujuan untuk mendapatkan sebaran populasi E. indica resisten-glifosat dari beberapa perkebunan kelapa sawit di Sumatera Utara. Penelitian ini dilakukan dengan mengambil biji E. indica dari perkebunan kelapa sawit dari Kabupaten Langkat, Deli Serdang, Serdang Bedagai, Batu Bara, Asahan, Simalungun, Labuhan Batu, Labuhanbatu Utara, Labuhanbatu Selatan, Padang Lawas dan Tapanuli Selatan kemudian dilakukan skrining resistensi tunggal dengan penyemprotan herbisida glifosat pada dosis rekomendasi 720 g b.a./ha menggunakan Rancangan Acak Kelompok (RAK) dengan satu faktor dan tiga ulangan di Lahan Pusat Penelitian Gulma Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara (USU). Parameter pada penelitian ini antara lain mortalitas, klasifikasi resistensi, dan bobot kering. Hasil penelitian menunjukkan bahwa glifosat dosis rekomendasi 720 g b.a./ha signifikan mengendalikan mortalitas dan bobot kering populasi E. indica dari semua kabupaten kecuali Batu Bara. Diperoleh klasifikasi resistensipopulasiE. indica dari perkebunan kelapa sawit pada 11 kabupaten di Provinsi Sumatera Utara (421 populasi) antara lain resisten-glifosat sebesar 65,56% (276 populasi), berkembang resisten-glifosat sebesar 20.90% (88 populasi), dan sensitif-glifosat sebesar 13,54% (57 populasi).

Penelitian Tahap Kedua dengan tujuan mengetahui biotip E. indica resisten-glifosat telah mengalami resisten terhadap herbisida campuran yaitu Monosodium Metil Arsenat (MSMA)+diuron. Penelitian ini dilakukan dengan mengambil 2 biotip E. indica yang memiliki tingkat resisten-glifosat tertinggi dari masing-masing kabupaten kemudian dilakukan pengujian herbisida campuran dengan penyemprotan bahan aktif MSMA + diuron dosis 2945+600 g b.a./ha dan glifosat dosis 1080 g b.a./ha menggunakan RAK dengan satu faktor dan empat ulangan di Lahan Pusat Penelitian Gulma Fakultas Pertanian USU. Parameter penelitian ini antara lain biotip E. indica bertahan hidup, klasifikasi resistensi, reduksi pertumbuhan, bobot kering, fitotoksisitas, umur berbunga, dan jumlah anakan. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa biotip E. indica resisten-glifosat yang bertahan hidup mengalami penurunan dengan perubahan mode of action herbisida dari glifosat menjadi MSMA+diuron pada perkebunan kelapa sawit di Sumatera Utara. Herbisida MSMA+diuron secara signifikan dapat mengubah warna daun (kehilangan zat hijau daun/klorosis) biotip E. indica resisten-glifosat pada 3 hingga 21 hari setelah semprot. Kemampuan herbisida campuran dosis

(7)

ii

masing sebesar 62,07%, 87,53%; 66,88%; dan 95,92% dibandingkan glifosat.

Penelitian Tahap Ketiga dengan tujuan memperoleh informasi apakah biotip E. indica telah mengalami resistensi ganda terhadap herbisida glifosat, parakuat, amonium glufosinat, dan triklopir. Penelitian ini dilakukan dengan tiga biotip E. indica terpilih dengan kategori sangat resisten-glifosat yaitu biotip 03 (Deli Serdang), biotip 12 (Serdang Bedagai), dan biotip 29 (Tapanuli Selatan).

Penelitian ini menggunakan RAK dengan dua faktor dan empat ulangan, faktor pertama yaitu jenis bahan aktif herbisida (glifosat, amonium glufosinat, parakuat, dan triklopir), dan faktor kedua yaitu dosis masing-masing herbisida (0, ¼, ½, 1, 2, 4, dan 8 kali rekomendasi). Penelitian ini dilakukan Lahan Pusat Penelitian Gulma Fakultas Pertanian USU. Parameter penelitina ini berupa analisis histologi daun (epidermis atas, mesofil, epidermis bawah), analisis fisiologi (klorofil relatif/nilai SPAD), dan analisis agronomi (E. indica bertahan hidup, jumlah anakan, bobot kering, umur berbunga, lethal dose 50 (LD50), indeks resistensi, dan reduksi pertumbuhan (GR50). Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa ukuran epidermis atas pada E. indica resisten-glifosat yang terpapar herbisida glifosat, parakuat, amonium glufosinat dan tricklopir pada 3 hari setelah semprot lebih besar dibandingkan epidermis bawah. Herbisida amonium glufosinat 300-1200 g b.a./ha dan triklopir 960-3840 g b.a./ha atau setara 2-8 kali dosis rekomendasi paling efektif menekan klorofil relatif (nilai SPAD), kemampuan bertahan hidup, jumlah anakan, bobot kering, dan umur berbunga semua biotip E. indica resisten- glifosat dibandingkan parakuat maupun glifosat. Indeks resistensi (IR) dan rasio R/S dari GR50 biotip E. indica resisten-glifosat (biotip 03, 12, 29) pada herbisida amonium glufosinat (IR = 2,02; 0,20; 0,33 kali dan GR50 = 0,67; 0,20; 0,23 kali) dan triklopir (IR = 1,47; 0,25; 1,84 kali dan GR50 = 1,77; 0,39; 1,91 kali) lebih rendah dibandingkan herbisida glifosat dan parakuat.

Penelitian Tahap Keempat dengan tujuan mendapatkan tindakan pengelolaan biotip E. indica resisten-glifosat melalui herbisida pra- dan purna- tumbuh. Penelitian ini menggunakan RAK dengan dua faktor dan empat ulangan, faktor pertama yaitu jenis herbisida pra-tumbuh (indaziflam, pendimetalin, oksifluorfen) dan purna-tumbuh (kalium glifosat, mesotrion, propaquizafop) dengan dosis masing-masing satu l/ha sedangkan faktor kedua yaitu biotip-biotip E. indica resisten-IPA glifosat. Penelitian ini dilaksanakan di Desa Telaga Sari, Kecamatan Sunggal, Kabupaten Deli Serdang, Sumatera Utara. Parameter penelitina ini antara lain E. indica bertahan hidup, jumlah anakan, gejala kerusakan E. indica, bobot kering, reduksi pertumbuhan, dan klorofil relatif daun (nilai SPAD). Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa herbisida pra-tumbuh lebih efektif mengendalikan biotip E. indica resisten-IPA glifosat dibandingkan herbisida purna-tumbuh. Urutan persentase kemampuan herbisida pra- dan purna- tumbuh dari tertinggi sampai terendah yaitu indaziflam atau oksiflourfen >

pendimetalin > propaquizop > kalium glifosat > mesotrion. Herbisida pra-tumbuh (indaziflam dan oksiflourfen) lebih efektif dalam mengendalikan biotip E. indica resisten-IPA glifosat bertahan hidup, jumlah anakan, dan bobot kering sampai 100% (tergolong sempurna) dibandingkan pendimetalin tergolong sangat baik- sempurna (98,58%; 88,75%; dan 90,72%). Herbisida purna-tumbuh (propaquizop) lebih efektif dalam mengendalikan biotip E. indica resisten-IPA glifosat bertahan

(8)

iii

(tergolong kurang memuaskan-sangat baik) dibandingkan herbisida kalium glifosat (27,19%; 55,07%; 22,50%; 51,29%; 66,53% atau tergolong lemah-kurang memuaskan) dan herbisida mesotrion (18,75%; 77,21%; 13,63%; 31,84%; 61,30%

atau tergolong lemah-baik).

Berdasarkan tahapan penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa E. indica dominan (65,56%) telah mengalami resistensi herbisida glifosat dosis rekomendasi 720 g b.a./ha dari perkebunan kelapa sawit di Sumatera Utara.

Penundaan biotip E. indica resisten-glifosat ini dapat dilakukan dengan pergantian mode of action herbisida lainnya seperti Monosodium Metil Arsenat (MSMA)+diuron, amonium glufosinat, dan triklopir sesuai dosis rekomendasi, namun kurang efektif jika menggunakan herbisida glifosat maupun parakuat meskipun dosisnya ditingkatkan sampai 8 kali rekomendasi. Pengelolaan biotip E.

indica resisten-glifosat ini dapat dilakukan dengan penggunaan herbisida pra- dan purna-tumbuh dengan urutan persentase kemampuan dari tertinggi sampai terendah yaitu indaziflam atau oksiflourfen > pendimetalin > propaquizop >

kalium glifosat > mesotrion. Pengelolaan biotip E. indica resisten-glifosat ini dapat menggunakan mode of action yang berbeda-beda dari pemakaian mode of action sebelumnya.

(9)

iv

The problems caused by weeds in oil palm plantations can decrease plant yield, especially glyphosate-resistant Eleusine indica. E. indica has been reported to be glyphosate-resistant in oil palm plantations in North Sumatra. Plantation companies often use similar herbicides repeatedly for long periods resulting in herbicide-resistant weeds. This activity will increase the evolution of herbicide resistance in oil palm plantations. However, there was never information indicating tests of single resistance screening, mixed herbicide, multiple resistance, and management of E. indica on the 5-enolpyruvylshikimate-3- phosphate synthase (EPSPS) enzyme in North Sumatra. Thus, several tests of resistance are needed which ultimately lead to the management of glyphosate- resistant E. indica from oil palm plantations.

This dissertation had four stages of this research, The First Stage was aimed to obtain the distribution of glyphosate-resistant E. indica from oil palm plantations in North Sumatra. This study was conducted by taking E. indica seeds from Langkat, Deli Serdang, Serdang Bedagai, Batu Bara, Asahan, Simalungun, Labuhanbatu, North Labuhanbatu, South Labuhanbatu, Padang Lawas and South Tapanuli Districts and then screening for single resistance with spraying the herbicide glyphosate at a recommended dose of 720 g a.i ha^-1 using a Randomized Block Design (RBD) with single factor and three replications at the Weed Research Center, Faculty of Agriculture, Universitas Sumatera Utara. The parameters included mortality, resistance classification, and dry weight. The results showed that the glyphosate dose of 720 g a.i ha^-1 significantly controlled mortality and dry weight of E. indica populations from all districts except Batu Bara. The resistance classification of E. indica populations from oil palm plantations in North Sumatra Province (421 populations), included glyphosate- resistant by 65.56% (276 populations), resistant developing was 20.90% (88 populations), and glyphosate-susceptible by 13.54% (57 population).

The Second Stage was aimed to determine the biotype of glyphosate- resistant E. indica that was resistant to mixed herbicides, namely Monosodium Methyl Arsenate (MSMA)+diuron. This study was conducted by taking two biotypes of E. indica which had the highest rate of glyphosate-resistant from each district and then mixed herbicides tested by spraying the active ingredient MSMA+diuron at 2.945+600 g a.i ha^-1 and glyphosate at 1.080 g a.i ha^-1using RBD with single factor and four replications in the Weed Research Center, Faculty of Agriculture, USU. The parameters included E. indica survival, resistance classification, growth reduction, dry weight, phytotoxicity, flowering, and the number of tillers. The results showed that the survival of glyphosate- resistant E. indica biotypes decreased with the change in the herbicide mode of action from glyphosate to MSMA+diuron in oil palm plantations in North Sumatra. The MSMA+diuron herbicide significantly changed leaf color (chlorosis) of glyphosate-resistant E. indica biotypes at 3 to 21 days after spraying. The ability of mixed herbicide doses of 2.945+600 g a.i ha^-1 was more effective in controlling survival, the number of tillers, flowering, and dry weight of glyphosate-resistant E. indica biotypes by 62.07%, 87.53%; 66.88%; and 95.92% respectively compared to glyphosate.

(10)

v

glufosinate-ammonium, and triclopyr herbicides. This study was conducted with three biotypes of E. indica selected the highest glyphosate-resistant category, such as biotype 03 (Deli Serdang), biotype 12 (Serdang Bedagai), and biotype 29 (South Tapanuli). This study used RBD with two factors and four replications, the first factor was the herbicide active ingredient (glyphosate, glufosinate- ammonium, paraquat, and triclopyr), and the second factor was the recommended dose of each herbicide (0; 1/4; 1/2; 1, 2, 4, and 8-folds). This study was conducted by the Weed Research Center, Faculty of Agriculture, USU. The parameters were histology characters (upper epidermis, mesophyll, lower epidermis), physiological character (relative chlorophyll/SPAD value), and agronomic character (E. indica survival, number of tillers, dry weight, flowering, lethal dose/LD50, resistance index, and growth reduction/GR50). The results showed that the size of the upper epidermis of glyphosate-resistant E. indica exposed to the glyphosate, paraquat, glufosinate-ammonium, and triclopyr herbicides at 3 days after spraying was higher compared to the lower epidermis. The glufosinate-ammonium at 300 to 1.200 g a.i ha^-1 and triclopyr at 960 to 3.840 g a.i ha^-1 or equivalent to 2-8 folds of the recommended dose is most effective in suppressing relative chlorophyll (SPAD value), survival, number of tillers, dry weight, and flowering age of all E.

indica biotypes compared to paraquat and glyphosate. Resistance index (IR) and GR50 of glyphosate-resistant E. indica biotypes (03, 12, 29) on the glufosinate- ammonium (IR= 2.02; 0.20; 0.33 times and GR50= 0.67; 0.20; 0.23 times) and triclopyr (IR= 1.47; 0.25; 1.84 times and GR50= 1.77; 0.39; 1.91 times) were lower than the glyphosate and paraquat.

The Fourth Stage was aimed to obtain an action to manage the glyphosate- resistant E. indica biotype through pre- and post-emergence herbicides. This study used RBD with two factors and four replications, the first factor was the pre- emergence (indaziflam, pendimethalin, oxyfluorphene) and post-emergence (potassium glyphosate, mesotrione, propaquizafop) by equal dose, meanwhile the second factor was the glyphosate isopropylamine (IPA)-resistant E. indica biotypes. This study was conducted at the Telaga Sari Village, Sunggal Subdistrict, Deli Serdang District, North Sumatra. The parameters included E.

indica survival, number of tillers, injury symptoms, dry weight, growth reduction, and relative chlorophyll (SPAD value). The results indicated that pre-emergence was more effective in controlling E. indica biotypes than post-emergence herbicides. The sequence of pre- and post-emergence herbicides from highest to lowest was indaziflam or oxyfluorphene, pendimethalin, propaquizafop, potassium glyphosate, mesotrione. Pre-emergent herbicides (indaziflam and oxyfluorphene) were more effective in controlling the survival of glyphosate IPA- resistant E. indica, number of tillers, and dry weight until 100% (classified as excellent) than pendimethalin was classified as very good to excellent (98.58%;

88.75%, and 90.72%). Post-emergence herbicide (propaquizafop) was more effective in controlling the survival of glyphosate IPA-resistant E. indica, number of tillers, injury symptoms, relative chlorophyll (SPAD value), and dry weight were 78.13%; 84.25%; 76.85%; 76.92%; 81.24% respectively (classified as less than satisfactory to very good) compared to the potassium glyphosate (27.19%;

55.07%; 22.50%; 51.29%; 66.53% or classified as poor to less than satisfactory)

(11)

vi

Based on the study stages, it can be concluded that E. indica dominant (65.56%) was glyphosate-resistant at the recommended dose of 720 g a.i ha^-1 from oil palm plantations in North Sumatra. The delay in the biotype of glyphosate- resistant E. indica can be changed by the mode of action with other herbicides such as MSMA+diuron, glufosinate-ammonium, and triclopyr based on the recommended dose, but it is less effective if using glyphosate or paraquat herbicides although the dose is increased to 8-folds recommendation. The management of glyphosate-resistant E. indica biotypes can be completed by using pre- and post-emergence herbicides in ability sequence from highest to lowest, namely indaziflam or oxyfluorphene > pendimethalin > propaquizafop >

potassium glyphosate > mesotrione. The management of glyphosate-resistant E.

indica biotypes can use a different mode of action from the previous mode of action.

(12)

vii

Koko Tampubolon, dilahirkan di Jatian pada 26 Januari 1991. Anak bungsu dari delapan bersaudara dari Ayah L. Oskar Tampubolon (+) dan Ibu Santa Siahaan. Penulis menyelesaikan pendidikan dasar di SD Negeri 091665 Laras Kabupaten Simalungun pada Tahun 2002, pendidikan menengah pertama di SMP Negeri 3 Sei Rampah Kabupaten Deli Serdang pada Tahun 2005, dan pendidikan menegah atas di SMK Negeri 1 Raya Kabupaten Simalungun pada Tahun 2008.

Pada Tahun 2010 penulis melanjutkan pendidikan sarjana (S1) di Program Studi Agroekoteknologi Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara melalui ujian Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN) dan menyelesaikan perkuliahan pada Tahun 2014 melalui bantuan Beasiswa Oikumene PGI dan Beasiswa Yayasan A&A Rachmat. Pada Tahun 2015 penulis melanjutkan pendidikan magister (S2) di Program Magister Agroteknologi, dan Tahun 2016 penulis melanjutkan pendidikan doktor (S3) di Program Doktor Ilmu Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara melalui program beasiswa PMDSU (Pendidikan Magister menuju Doktor untuk Sarjana Unggul) dari Kementerian Riset, Teknologi dan Pendidikan Tinggi.

Selama mengikuti perkuliahan sarjana-doktor, penulis aktif mengikuti kegiatan Lomba Karya Tulis Ilmiah dan mendapat penghargaan dari Pekan Ilmiah Mahasiswa Ilmu Tanah Nasional (2013), Kementerian Pertanian Republik Indonesia (2013), Badan Penelitian dan Pengembangan Pemerintahan Kota Medan (2015-2016), dan Badan Koordinasi Penanaman Modal, Republik Indonesia (2017). Penulis juga aktif dalam berorganisasi sebagai Ketua Bidang Penelitian dan Pengembangan Himpunan Mahasiswa Agroekoteknologi Fakultas Pertanian USU (2012-2013), Ketua Bidang Energi pada Forum Komunitas Peneliti Muda Badan Penelitian dan Pengembangan Kota Medan (2017-2018), Wakil Sekretaris 2 pada Perhimpunan Agronomi Indonesia (PERAGI) Komda Sumatera Utara (2018-2019), Anggota pada Himpunan Ilmu Gulma Indonesia (2018-sekarang), dan Ketua Umum pada Ikatan Mahasiswa Mahasiswa Pascasarjana Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara (2018-2020).

Selama mengikuti perkuliahan doktor, penulis telah mempublikasi hasil penelitian disertasi di:

1. International Journal of Agriculture and Biology (Scopus Q2 dan WoS) dengan judul “Histological, physiological and agronomic characters of glyphosate-resistant Eleusine indica biotypes” pada tahun 2019.

2. Biodiversitas (Scopus Q3) dengan judul “Glyphosate resistance of Eleusine indica populations from North Sumatra, Indonesia” pada tahun 2019.

3. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (conference scopus) dengan judul “Database of Eleusine indica from NCBI” pada tahun 2019.

4. Bulgarian Journal of Agricultural Science (Scopus Q3 dan WoS) dengan judul

”Application of monosodium methyl arsenate with diuron herbicide to control the characteristics of glyphosate-resistant Eleusine indica at oil palm plantations” pada tahun 2020.

5. Caraka Tani: Journal of Sustainable Agriculture (Sinta 2) dengan judul

“Sebaran populasi dan klasifikasi resistensi Eleusine indica terhadap glifosat pada perkebunan kelapa sawit di Kabupaten Deli Serdang” pada tahun 2018.

(13)

viii Indonesia” pada tahun 2018.

7. Jurnal Agrotek Tropika (Sinta 3) dengan judul “Resistensi Eleusine indica terhadap glifosat pada perkebunan kelapa sawit di Kabupaten Batu Bara” pada tahun 2018.

8. Jurnal Natural (Sinta 2) dengan judul “Distribution mapping of glyphosate- resistant Eleusine indica in Serdang Bedagai Regency” pada tahun 2018.

9. Jurnal Pertanian Tropik (Sinta 4) dengan judul “Konfirmasi resistensi Eleusine indica terhadap glifosat pada perkebunan kelapa sawit di Kabupaten Langkat”

pada tahun 2018.

Selain itu, penulis aktif dalam pertemuan ilmiah, dan reviewer jurnal seperti Pemakalah pada Konferensi dan Seminar Nasional XX Himpunan Ilmu Gulma Indonesia, Narasumber pada Pelatihan Dasar IBM SPSS Statistic, Narasumber pada Workshop Karya Tulis Ilmiah dan Program Kreativitas Mahasiswa Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Reviewer di beberapa jurnal internasional bereputasi dan jurnal nasional terakreditasi, seperti:

1. Turkish Journal of Agriculture and Forestry (Scopus Q1) 2. Acta Agrobotanica (Scopus Q2)

3. Coffee Science (Scopus Q3)

4. Turkish Journal of Botany (Scopus Q2)

5. Walailak Journal of Science and Technology (Scopus Q3) 6. The Open Agriculture Journal (Scopus Q4)

7. Journal of Research in Weed Science 8. Jurnal Kultivasi (Sinta 2)

9. Caraka Tani: Journal of Sustainable Agriculture (Sinta 2) 10. Agrosains: Jurnal Pertanian Agronomi (Sinta 4)

11. Agrotechnology Research Journal (Sinta 3) 12. Agro Bali: Agricultural Journal (Sinta 3) 13. Agrium: Jurnal Ilmu Pertanian (Sinta 4)

14. Juatika: Jurnal Agronomi Tanaman Tropika (Sinta 4) 15. Jurnal Agro Estate

(14)

ix

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus yang luar biasa karena atas berkat-Nya lah penulis dapat menyelesaikan disertasi ini.

Adapun judul disertasi ini adalah “Eleusine indica Resisten-Glifosat:

Skrining, Campuran dan Resistensi Ganda serta Pengelolaan” yang merupakan komponen untuk menyelesaikan sidang tertutup di Program Doktor Ilmu Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara, Medan.

Selama menempuh pendidikan, melakukan penelitian dan penulisan disertasi ini, penulis banyak memperoleh bantuan moril dan material dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Ir. Joko Widodo selaku Presiden Republik Indonesia, dan Bapak Prof.

Drs. H. Mohamad Nasir, Ak., M.Si., Ph.D., selaku Menteri Riset, Teknologi dan Pendidikan Tinggi (2014-2019) serta Bapak Nadiem Anwar Makarim, B.A., M.B.A., selaku Menteri Pendidikan dan Kebudayaan (2019-2024) yang telah memberikan kesempatan beasiswa PMDSU (Pendidikan Magister menuju Doktor untuk Sarjana Unggul) pada Tahun 2015.

2. Bapak Dr. Muryanto Amin, S.Sos., M.Si., selaku Rektor Universitas Sumatera Utara dan Ibu Dr. Ir. Tavi Supriana, M.S., selaku Dekan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara (2021-2026) yang telah memberikan kesempatan dan fasilitas selama pendidikan di Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Prof. Dr. Runtung Sitepu, S.H., M.Hum., selaku Rektor Universitas Sumatera Utara dan Bapak Dr. Ir. Hasanuddin, M.S., selaku Dekan Fakultas

(15)

x

kesempatan dan fasilitas selama pendidikan di Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.

4. Ibu Prof. Ir. T. Sabrina, M.Agr.Sc., Ph.D., selaku Direktur Pascasarjana Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan dukungan, saran dan motivasi kepada penulis untuk menyelesaikan pendidikan.

5. Bapak Luthfi Aziz Mahmud Siregar, S.P., M.Sc., Ph.D., dan Ibu Dr. Ir. Lisa Mawarni, M.Si., selaku Ketua dan Sekretaris Program Doktor Ilmu Pertanian (2021-2026) atas segala motivasi, saran, pengarahan serta waktu yang telah diluangkan dalam membimbing dengan penuh kesabaran pada perencanaan, pelaksanaan penelitian maupun penulisan disertasi ini.

6. Bapak Prof. Ir. Edison Purba, Ph.D., dan Ibu Dr. Lisnawita, S.P., M.Si., selaku Ketua dan Sekretaris Program Doktor Ilmu Pertanian (2016-2021) yang telah memberikan saran bimbingan dan pengarahan demi kesempurnaan penulisan disertasi ini.

7. Bapak Prof. Ir. Edison Purba, Ph.D., Bapak Prof. Mohammad Basyuni, S.Hut., M.Si., Ph.D., dan Ibu Dr. Diana Sofia Hanafiah, S.P., M.P., selaku Promotor dan Co-promotor atas segala motivasi, saran, pengarahan serta waktu yang telah diluangkan dalam membimbing dengan penuh kesabaran pada perencanaan, pelaksanaan penelitian maupun penulisan disertasi ini.

8. Ibu Dr. Dra. Ir. Chairani Hanum M.S., Bapak Prof. Dr. Ir. Denny Kurniadie, M.Sc., dan Bapak Prof. Dr. Ir. Usman Nasution selaku dosen penguji yang telah memberikan saran bimbingan dan pengarahan demi kesempurnaan penulisan disertasi ini.

(16)

xi

membesarkan, mendidik, memberikan dukungan, motivasi dan perhatian serta doa selama menempuh pendidikan. Ini anak mamak membuktikan keterbatasan ekonomi tidak menjadi penghalang, namun tekad yang kuat menjadi modal utama saya dalam menempuh dan menyelesaikan pendidikan doktor ini. Pahit dan pedihnya perjalanan pendidikan doktor ini mak, ku hadapi dengan seiring waktu berjalan tanpa menambah beban pikiran mamak dan keluarga. Sampai dititik terendah saya, yaitu harus kehilangan seorang bapak ditengah-tengah perjalanan studi ini, tepatnya 05 April 2020.

Sebenarnya saya pribadi benci dengan bulan April karena dibulan tersebut saya mengalami depresi berbulan-bulan dan membuat saya kehilangan semangat. Sedih, menangis, terpuruk sampai kehilangan semangat hidup karena saya belum sempat membahagiakan alm.bapak pada pencapaian studi ini yang sudah lama dinantikan alm. Hari ini, ku persembahkan doktor ini untuk bapak ku yang sudah tiada.

10. Kakanda Yenny Raya Tampubolon, S.S.T., yang selalu menjadi tempat tukar pikiran dan mendukung pendidikan saya, Kakanda Sarmaida Tampubolon, S.Pd., dan Abang Andi Tampubolon, Bonar Kastro Tampubolon, Hamid Tampubolon, Boy Tampubolon yang telah memberikan dukungan, motivasi dan perhatian serta doa selama menempuh pendidikan.

11. Adinda tersayang Fransisca Natalia Sihombing, S.Pd., M.P., yang telah menemani saya dalam menjalankan pendidikan dan penelitian ini. Adinda selalu ada menemani saya saat susah dan sedih selama menyelesaikan pendidikan ini. Banyak perjuangan dan pengorbanan yang adinda berikan

(17)

xii

menyelesaikan studi ini. Suka duka kita lalui bersama, walaupun sikap, perbuatan, dan perkataan saya seringkali menyakiti hati adinda, namun adinda selalu menerima semua kekurangan saya. Ketulusan yang telah adinda berikan selama ini tiada duanya, dan semakin meyakinkan hati saya untuk menjadikan adinda sebagai teman hidup saya. Belum banyak yang bisa saya balaskan atas semua kebaikan dan pengorbanan adinda, namun saya bertekad dan terus berusaha untuk membahagiakan adinda tercinta.

12. Calon mertua saya, yaitu orang tua dari adinda tersayang, Tulang R.

Sihombing dan Nantulang A. Simanjuntak yang telah saya anggap sebagai orang tua saya sendiri. Tak jenuh-jenuh tulang dan nantulang selalu memantau perkembangan studi ini. Terima kasih buat dukungan, motivasi dan perhatian serta doa calon mertua selama menempuh pendidikan ini.

13. Sahabat-sahabat saya di Program Doktor Ilmu Pertanian khususnya angkatan 2016 (Ibu Elserian Siburian, S.P., M.P., Bapak alm. Tengku Boumedine Hamid Zulkifli, S.P., M.P., Ibu Lanna Reni Gustianty, S.P., M.P.) dan Ibu Dr.

Novilda Elizabeth Mustamu, S.Pt. M.Si. dan Suami (Bapak Marihot Sibarani, S.P.), Bapak Assoc. Prof. Dr. Ir. Alridiwirsah, M.M., Ibu Dr. Ir. Posma Mangasi Pintaria Marbun, M.P., Ibu Dr. Ir. Mariati, M.Sc., Ibu Ir. Sanggam Dera Rosa Tampubolon, M.Si., Ph.D., Bapak Dr. Mujiyo, S.P., M.P., dan Bapak Dr. Kurniawan Sinaga, S.Pt., M.Si., serta teman-teman Program Magister Agroteknologi angkatan 2015 atas persahabatan, kebersamaan, kekompakan dan motivasi yang saling menguatkan selama perkuliahan, penelitian dan penyelesaian disertasi ini.

(18)

xiii

M.Agr., dan adinda Zavandri Purba, S.Agr., Syahibal Karim, S.P., Supriyadi, S.P., Sony Tri Septian Samosir, S.P., Edy Tumanggor, S.Agr., Lorent Sirait, S.T.P., Judika Maranatha Harianja, S.P., Rizky Yudha Pratama, S.Si., yang telah membantu saya selama penelitian dilapangan maupun dilaboratorium.

15. Teman-teman seperjuangan beasiswa PMDSU 2015 atas persahabatan, kebersamaan, kekompakan dan motivasi yang saling menguatkan.

16. Perusahaan perkebunan kelapa sawit di Sumatera Utara dan Bayer Indonesia, dan semua pihak yang telah banyak mendukung penelitian disertasi ini.

Telah diperoleh temuan untuk memutus siklus resisten gulma belulang (Eleusine indica) terhadap herbisida glifosat melalui rotasi mode of action yang telah tertuang pada disertasi ini. Penulis berharap disertasi ini dapat dijadikan solusi alternatif pengendalian belulang resisten-glifosat di perkebunan kelapa sawit. Selain itu, penulis juga berharap disertasi ini dapat menjadi bahan informasi bagi pihak yang membutuhkan.

Medan, April 2022 Penulis

(19)

xiv

SUMMARY ... iv

RIWAYAT HIDUP ... vii

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI ... xiv

DAFTAR TABEL ... xvii

DAFTAR GAMBAR ... xix

DAFTAR LAMPIRAN ... xxi

BAB I. PENDAHULUAN Latar Belakang ... 1

Rumusan Masalah ... 3

Tujuan Penelitian ... 4

Kegunaan Penelitian ... 4

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA Karakteristik Gulma Eleusine indica (L.) Gaertn ... 5

Herbisida Glifosat ... 6

Parakuat ... 8

Amonium Glufosinat ... 10

Triklopir ... 11

Evolusi Resistensi ... 13

Keberadaan E. indica Resisten Herbisida Secara Global ... 17

Keberadaan E. indica Resisten-Glifosat di Perkebunan Kelapa Sawit 19 Pengelolaan E. indica Resisten Herbisida ... 20

Herbisida Pra Tumbuh (Pre-emergence) ... 21

Herbisida Purna Tumbuh (Post-emergence) ... 23

Peta Jalan (road map) Penelitian ... 24

Hipotesis Penelitian ... 25

BAB III. SKRINING Eleusine indica TERHADAP HERBISIDA GLIFOSAT PADA PERKEBUNAN KELAPA SAWIT DI SUMATERA UTARA Abstrak ... 26

Pendahuluan ... 26

Bahan dan Metode Tempat dan Waktu Penelitian ... 30

Bahan dan Alat ... 30

Metode Penelitian ... 30

Prosedur Penelitian Pengambilan sumber biji E. indica resisten- dan sensitif-glifosat 31 Pematahan dormansi biji ... 31

Persiapan media kecambah ... 32

Penanaman bibit E. indica ... 32

Kalibrasi semprot dan aplikasi herbisida glifosat ... 32

Peubah Amatan Mortalitas ... 33

(20)

xv

Bobot kering ... 34

Roadmap penelitian skrining E. indica terhadap herbisida glifosat... 35

Hasil dan Pembahasan ... 36

Kesimpulan ... 49

BAB IV. PENGUJIAN HERBISIDA CAMPURAN PADA BIOTIP E. indica RESISTEN-GLIFOSAT Abstrak ... 50

Pendahuluan ... 50

Prosedur Penelitian Seleksi dan pengecambahan biotip E. indica resisten-glifosat 53 Penanaman biotip E. indica resisten-glifosat terpilih ... 54

Pengujian herbisida campuran ... 54

Peubah Amatan Biotip E. indica bertahan hidup ... 54

Klasifikasi resistensi ... 54

Reduksi pertumbuhan ... 55

Bobot kering ... 55

Fitotoksisitas ... 56

Umur berbunga ... 56

Jumlah anakan ... 56

Roadmap pengujian herbisida campuran... 57

Kesimpulan ... 74

BAB V. PENGUJIAN RESISTENSI GANDA BIOTIP Eleusine indica RESISTEN-GLIFOSAT Abstrak ... 75

Pendahuluan ... 75

Prosedur Penelitian Seleksi biotip E. indica sangat resisten-glifosat terpilih ... 79

Persiapan media tanam... 80

Aplikasi herbisida pengujian resistensi ganda ... 80

Peubah Amatan Histologi daun biotip E. indica sangat resisten-glifosat ... 81

Fisiologis biotip E. indica sangat resisten-glifosat ... 81

Agronomi biotip E. indica sangat resisten-glifosat ... 81

E. indica bertahan hidup ... 81

(21)

xvi

Umur berbunga ... 82

Lethal dose 50 (LD50) ... 82

Indeks resistensi ... 82

Reduksi pertumbuhan ... 82

Roadmap pengujian resistensi ganda ... 83

Kesimpulan ... 108

BAB VI. PENGELOLAAN RESISTENSI BIOTIP Eleusine indica RESISTEN- ISOPROPILAMINA GLIFOSAT Abstrak ... 110

Pendahuluan ... 110

Prosedur Penelitian Sumber E. indica sensitif- dan resisten-IPA glifosat ... 113

Persiapan media tanam steril ... 113

Penanaman biji dan penyemprotan herbisida pra-tumbuh ... 114

Penanaman biji dan penyemprotan herbisida purna-tumbuh . 114 Peubah Amatan Karakter agronomi ... 115

E. indica bertahan hidup/tumbuh... 115

Jumlah anakan dan persentase penekanan ... 115

Gejala dan persentase kerusakan E. indica ... 115

Bobot kering dan reduksi pertumbuhan ... 116

Karakter fisiologis... 116

Analisis data ... 116

Roadmap pengujian pengelolaan resistensi ... 117

Kesimpulan ... 140

PEMBAHASAN UMUM ... 141

KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan ... 148

Saran ... 148 DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

(22)

xvii

1 Gulma belulang yang resisten terhadap herbisida secara global 17 2 Perkembangan Eleusine indica resisten-glifosat pada perkebunan

kelapa sawit di Indonesia

20 3 Luas lahan perkebunan kelapa sawit dan jumlah populasi E. indica

yang diambil pada 11 kabupaten di Provinsi Sumatera Utara

31 4 E. indica bertahan hidup dan klasifikasi resistensi terhadap herbisida

glifosat dari perkebunan kelapa sawit pada 11 kabupaten di Sumatera Utara selama 3 MSA

41

5 Deskripsi pengendalian biotip E. indica 55

6 Klasifikasi resistensi dan skoring reduksi pertumbuhan biotip E. indica resisten-glifosat dari perkebunan kelapa sawit di Sumatera Utara dengan herbisida glifosat dan MSMA+diuron pada 3 dan 6 minggu setelah semprot (MSS)

62

7 Skoring fitotoksisitas biotip E. indica resisten-glifosat pada penyemprotan herbisida glifosat dan MSMA+diuron pada 3, 7, dan 21 hari setelah semprot (HSS) dari perkebunan kelapa sawit di Sumatera Utara

69

8 Sumber lokasi biji biotip E. indica sangat resisten-glifosat terpilih dari pengujian herbisida campuran

79 9 Jenis dan dosis herbisida dengan mode of action yang berbeda pada

pengujian resistensi ganda

80 10 Rekapitulasi ANOVA pada karakter biotip E. indica resisten-glifosat

pada pengujian resistensi ganda.

84 11 Ukuran jaringan epidermis atas, mesofil, dan epidermis bawah pada

daun biotip E. indica resisten-glifosat dan populasi sensitif yang terpapar herbisida dosis rekomendasi 2 l/ha pada 3 hari setelah semprot (HSS)

86

12 Klorofil relatif SPAD daun E. indica sensitif-glifosat yang terpapar beberapa herbisida 1, 3, 5, 7, dan 14 hari setelah semprot (HSS) pada pengujian resistensi ganda

90

13 Klorofil relatif SPAD daun biotip E. indica resisten-glifosat (biotip 03) yang terpapar beberapa herbisida 1, 3, 5, 7, dan 14 hari setelah semprot (HSS) pada pengujian resistensi ganda

91

92

93

16 Kemampuan biotip E. indica resisten-glifosat bertahan hidup yang terpapar herbisida 21 HSS pada pengujian resistensi ganda.

97 17 Bobot kering biotip E. indica resisten-glifosat yang terpapar herbisida

pada 6 minggu setelah semprot dalam pengujian resistensi ganda.

101 18 Lethal dose 50 (LD50), indeks resistensi, dan reduksi pertumbuhan

(GR50) biotip E. indica resisten-glifosat yang terpapar herbisida dalam pengujian resistensi ganda (RG).

107

(23)

xviii pengelolaan resistensi.

20 Eleusine indica sensitif- dan resisten-IPA glifosat yang tumbuh pada paparan herbisida pra-tumbuh pada 1-3 Minggu Setelah Aplikasi (MSA).

120

21 Eleusine indica sensitif- dan resisten-IPA glifosat yang bertahan hidup pada paparan herbisida purna-tumbuh pada 1-3 Minggu Setelah Aplikasi (MSA).

121

22 Jumlah anakan biotip E. indica pada paparan herbisida pra-tumbuh dan purna-tumbuh pada 3 Minggu Setelah Aplikasi (MSA).

122 23 Bobot kering biotip E. indica pada paparan herbisida pra-tumbuh dan

purna-tumbuh pada 6 Minggu Setelah Aplikasi (MSA)

124 24 Tingkat kerusakan biotip E. indica pada paparan herbisida purna-

tumbuh pada 1-3 minggu setelah aplikasi (MSA).

127 25 Klorofil relatif daun (nilai SPAD) biotip E. indica resisten-IPA glifosat

dan populasi sensitif pada paparan herbisida purna-tumbuh pada 3 jam - 7 hari setelah aplikasi.

129

26 Klorofil relatif daun (nilai SPAD) biotip E. indica resisten-IPA glifosat dan populasi sensitif pada paparan herbisida purna-tumbuh pada 3 jam - 7 hari setelah aplikasi.

130

(24)

xix

1 Gulma belulang [Eleusine indica (L.) Gaertn] 5

2 Peta penyebaran Eleusine indica (L.) Gaertn 6

3 Rumus bangun herbisida glifosat 7

4 Mode of action herbisida glifosat 8

5 Rumus bangun herbisida parakuat 9

6 Mode of action herbisida parakuat 9

7 Rumus bangun herbisida amonium glufosinat 10

8 Mode of action herbisida ammonium glufosinat 11

9 Rumus bangun herbisida triklopir 12

10 Mode of action herbisida triklopir 13

11 Peta jalan (road map) penelitian 24

12 Formasi penanaman bibit E. indica dari bak kecambah ke pot 32

13 Kalibrasi penyemprotan 33

14 Roadmap penelitian skrining E. indica terhadap herbisida glifosat 35 15 Mortalitas E. indica terhadap glifosat pada perkebunan kelapa sawit

dari Kabupaten Langkat, Deli Serdang, dan Serdang Bedagai.

37 16 Mortalitas E. indica terhadap glifosat pada perkebunan kelapa sawit

dari Kabupaten Batu Bara, Labuhanbatu, dan Labuhanbatu Utara.

38 17 Mortalitas E. indica terhadap glifosat pada perkebunan kelapa sawit

dari Kabupaten Labuhanbatu Selatan, Padang Lawas, dan Tapanuli Selatan.

39

18 Mortalitas E. indica terhadap glifosat pada perkebunan kelapa sawit dari Kabupaten Asahan dan Simalungun.

40 19 Persentase klasifikasi resistensi E. indica dari perkebunan kelapa sawit

pada 11 kabupaten di Sumatera Utara pada 3 minggu setelah semprot.

42 20 Bobot kering E. indica terhadap glifosat pada perkebunan kelapa sawit

dari Kabupaten Langkat, Deli Serdang, dan Serdang Bedagai.

dari Kabupaten Batu Bara, Labuhanbatu, dan Labuhanbatu Utara.

dari Kabupaten Labuhanbatu Selatan, Padang Lawas, dan Tapanuli Selatan.

47

23 Bobot kering E. indica terhadap glifosat pada perkebunan kelapa sawit dari Kabupaten Asahan dan Simalungun.

48 24 Roadmap penelitian tahap II (pengujian herbisida campuran) 57 25 E. indica bertahan hidup pada paparan herbisida glifosat dan

MSMA+diuron pada perkebunan kelapa sawit setiap kabupaten di Sumatera Utara.

59

26 Bobot kering biotip E. indica resisten-glifosat dari perkebunan kelapa sawit di Sumatera Utara dengan herbisida glifosat dan MSMA+diuron pada 6 minggu setelah semprot

64

27 Persentase pengendalian bobot kering biotip E. indica resisten-glifosat dari perkebunan kelapa sawit di Sumatera Utara pada penyemprotan herbisida glifosat dan MSMA+diuron dibandingkan biotip E. indica resisten-glifosat tanpa disemprot glifosat dan MSMA+diuron pada 6 minggu setelah semprot.

65

(25)

xx

29 Pengendalian pembungaan biotip E. indica resisten-glifosat dari perkebunan kelapa sawit di Sumatera Utara pada penyemprotan herbisida glifosat dan MSMA+diuron dibandingkan biotip E. indica resisten-glifosat tanpa disemprot glifosat dan MSMA+diuron pada 6 minggu setelah semprot.

70

30 Jumlah anakan biotip E. indica resisten-glifosat dari perkebunan kelapa sawit di Sumatera Utara dengan herbisida glifosat dan MSMA+diuron pada 6 minggu setelah semprot.

72

31 Persentase pengendalian jumlah anakan biotip E. indica resisten- glifosat dari perkebunan kelapa sawit di Sumatera Utara pada penyemprotan herbisida glifosat dan MSMA+diuron dibandingkan biotip E. indica resisten-glifosat tanpa disemprot glifosat dan MSMA+diuron pada 6 minggu setelah semprot.

73

32 Roadmap pengujian resistensi ganda 83

33 Struktur jaringan epidermis atas, mesofil, dan epidermis bawah pada daun biotip E. indica resisten-glifosat terpapar beberapa herbisida 3 HSS pada pengujian resistensi ganda dosis 2 kali rekomendasi

87

34 Pengamatan secara visual saat terpapar masing-masing herbisida pada 3 minggu setelah semprot (MSS) dalam resistensi ganda

98 35 Jumlah anakan biotip E. indica resisten-glifosat yang terpapar

herbisida pada 3 minggu setelah semprot (MSS) pada pengujian resistensi ganda

99

36 Persentase reduksi pertumbuhan biotip E. indica resisten-glifosat yang terpapar herbisida pada 6 MSS pada pengujian resistensi ganda

104 37 Umur pembungaan biotip E. indica resisten-glifosat yang terpapar

herbisida sampai 6 MSS pada pengujian resistensi ganda

106 38 Roadmap penelitian pengelolaan biotip Eleusine indica resisten-IPA

glifosat dengan herbisida pra dan purna tumbuh

117 39 Reduksi pertumbuhan biotip E. indica pada paparan herbisida pra-

tumbuh dan purna-tumbuh pada 6 minggu setelah aplikasi

125

(26)

xxi

No Judul Hal

1 Ringkasan One-way ANOVA mortalitas dan bobobt kering populasi Eleusine indica dari perkebunan kelapa sawit di Sumatera Utara.

159 2 One-way ANOVA SPSS biotip Eleusine indica resisten-glifosat

bertahan hidup terhadap glifosat 1080 g b.a./ha pada pengujian campuran.

159

3 One-way ANOVA IBM SPSS jumlah anakan biotip Eleusine indica resisten-glifosat terhadap glifosat 1080 g b.a./ha pada pengujian campuran.

159

4 One-way ANOVA IBM SPSS fitotoksisitas biotip Eleusine indica resisten-glifosat terhadap glifosat 1080 g b.a./ha pada 3, 7, 21 hari setelah semprot (HSS) dalam pengujian campuran.

159

5 One-way ANOVA IBM SPSS umur berbunga biotip Eleusine indica resisten-glifosat terhadap glifosat 1080 g b.a./ha pada pengujian campuran.

160

6 One-way ANOVA IBM SPSS bobot kering biotip Eleusine indica resisten-glifosat terhadap glifosat 1080 g b.a./ha pada pengujian campuran.

160

7 One-way ANOVA IBM SPSS biotip Eleusine indica resisten-glifosat bertahan hidup terhadap MSMA+diuron dosis 2945+600 g b.a./ha pada pengujian herbisida campuran.

160

8 One-way ANOVA IBM SPSS jumlah anakan biotip Eleusine indica resisten-glifosat terhadap MSMA+diuron dosis 2945+600 g b.a./ha pada pengujian herbisida campuran.

160

9 One-way ANOVA IBM SPSS fitotoksisitas biotip Eleusine indica resisten-glifosat terhadap MSMA+diuron dosis 2945+600 g b.a./ha pada 3, 7, dan 21 hari setelah semprot (HSS).

161

10 One-way ANOVA IBM SPSS umur berbunga biotip Eleusine indica resisten-glifosat terhadap MSMA+diuron dosis 2945+600 g b.a./ha pada pengujian herbisida campuran.

161

11 One-way ANOVA IBM SPSS bobot kering biotip Eleusine indica resisten-glifosat terhadap MSMA+diuron dosis 2945+600 g b.a./ha pada pengujian herbisida campuran.

161

12 ANOVA IBM SPSS Eleusine indica sensitif-glifosat bertahan hidup pada pengujian resistensi ganda.

161 13 ANOVA IBM SPSS jumlah anakan Eleusine indica sensitif-glifosat

pada 3 minggu setelah semprot (MSS) pengujian resistensi ganda.

162 14 ANOVA IBM SPSS umur berbunga Eleusine indica sensitif-glifosat

pada pengujian resistensi ganda.

162 15 ANOVA IBM SPSS klorofil relatif daun (nilai SPAD) Eleusine indica

sensitif-glifosat pada 1, 3, 5, 7, dan 14 hari setelah semprot (HSS) dalam pengujian resistensi ganda.

162

16 ANOVA IBM SPSS bobot kering Eleusine indica sensitif-glifosat pada pengujian resistensi ganda.

163

(27)

xxii

glufosinat, dan triklopir pada pengujian resistensi ganda.

18 Lethal dose 50 (LD50) Eleusine indica sensitif-glifosat terhadap herbisida glifosat, parakuat, amonium glufosinat, dan triklopir menggunakan regresi probit pada pengujian resistensi ganda.

164

19 Persamaan regresi probit reduksi pertumbuhan 50 (GR50) Eleusine indica sensitif-glifosat terhadap herbisida glifosat, parakuat, amonium glufosinat, dan triklopir pada pengujian resistensi ganda.

165

20 Reduksi pertumbuhan 50 (GR50) Eleusine indica sensitif-glifosat terhadap herbisida glifosat, parakuat, amonium glufosinat, dan triklopir menggunakan regresi probit pada pengujian resistensi ganda.

165

21 ANOVA IBM SPSS biotip Eleusine indica resisten-glifosat (03) bertahan hidup pada pengujian resistensi ganda.

166 22 ANOVA SPSS jumlah anakan biotip Eleusine indica resisten-glifosat

(03) pada 3 MSS pada uji resistensi ganda.

166 23 ANOVA IBM SPSS umur berbunga biotip Eleusine indica resisten-

glifosat (03) pada pengujian resistensi ganda.

166 24 ANOVA IBM SPSS klorofil relatif daun (nilai SPAD) biotip Eleusine

indica resisten-glifosat (03) pada 1, 3, 5, 7, dan 14 hari setelah semprot (HSS) dalam pengujian resistensi ganda.

167

25 ANOVA IBM SPSS bobot kering biotip Eleusine indica resisten- glifosat (03) pada pengujian resistensi ganda.

168 26 Persamaan regresi probit lethal dose 50 (LD50) biotip Eleusine indica

resisten-glifosat (03) terhadap herbisida glifosat, parakuat, amonium glufosinat, dan triklopir pada pengujian resistensi ganda.

168

27 Lethal dose 50 (LD50) biotip Eleusine indica resisten-glifosat (03) terhadap herbisida glifosat, parakuat, amonium glufosinat, dan triklopir menggunakan regresi probit pada pengujian resistensi ganda.

168

28 Persamaan regresi probit reduksi pertumbuhan 50 (LD50) biotip Eleusine indica resisten-glifosat (03) terhadap herbisida glifosat, parakuat, amonium glufosinat, dan triklopir pada pengujian resistensi ganda.

169

29 Reduksi pertumbuhan 50 (GR50) biotip Eleusine indica resisten- glifosat (03) terhadap herbisida glifosat, parakuat, amonium glufosinat, dan triklopir menggunakan regresi probit pada pengujian resistensi ganda.

169

170 31 ANOVA IBM SPSS jumlah anakan biotip Eleusine indica resisten-

171

(28)

xxiii

35 Persamaan regresi probit lethal dose 50 (LD50) biotip Eleusine indica resisten-glifosat (12) terhadap herbisida glifosat, parakuat, amonium glufosinat, dan triklopir pada pengujian resistensi ganda.

172

36 Lethal dose 50 (LD50) biotip Eleusine indica resisten-glifosat (12) terhadap herbisida glifosat, parakuat, amonium glufosinat, dan triklopir menggunakan regresi probit pada uji resistensi ganda.

172

37 Persamaan regresi probit reduksi pertumbuhan 50 (GR50) biotip Eleusine indica resisten-glifosat (12) terhadap herbisida glifosat, parakuat, amonium glufosinat, dan triklopir pada pengujian resistensi ganda.

173

174

175 40 ANOVA IBM SPSS jumlah anakan biotip Eleusine indica resisten-

175

43 ANOVA IBM SPSS bobot kering biotip Eleusine indica resisten- glifosat (29) pada pengujian resistensi ganda.

176 44 Persamaan regresi probit lethal dose 50 (LD50) biotip Eleusine indica

resisten-glifosat (29) terhadap glifosat, parakuat, amonium glufosinat, dan triklopir pada pengujian resistensi ganda.

177

45 Lethal dose 50 (LD50) biotip Eleusine indica resisten-glifosat (29) terhadap herbisida glifosat, parakuat, amonium glufosinat, dan triklopir menggunakan regresi probit pada pengujian resistensi ganda.

177

46 Persamaan regresi probit reduksi pertumbuhan 50 (GR50) biotip Eleusine indica resisten-glifosat (29) terhadap herbisida glifosat, parakuat, amonium glufosinat, dan triklopir pada pengujian resistensi ganda.

178

48 ANOVA IBM SPSS Eleusine indica sensitif- dan resisten-glifosat yang tumbuh pada 1, 2, dan 3 minggu setelah aplikasi (MSA) pada pengelolaan resistensi menggunakan herbisida pra-tumbuh.

179

49 ANOVA IBM SPSS jumlah anakan Eleusine indica sensitif- dan resisten-glifosat pada pengelolaan resistensi menggunakan herbisida

179

(29)

xxiv

resisten-glifosat pada pengelolaan resistensi menggunakan herbisida pra-tumbuh.

51 ANOVA IBM SPSS Eleusine indica sensitif- dan resisten-glifosat yang bertahan hidup pada 1, 2, dan 3 minggu setelah aplikasi (MSA) menggunakan herbisida purna-tumbuh.

180

52 ANOVA IBM SPSS jumlah anakan Eleusine indica sensitif- dan resisten-glifosat pada pengelolaan resistensi menggunakan herbisida purna-tumbuh.

180

53 ANOVA IBM SPSS klorofil relatif daun (nilai SPAD) Eleusine indica sensitif- dan resisten-glifosat pada 3 jam setelah aplikasi (JSA), 1, 3, 5, dan 7 hari setelah aplikasi (HSA) pada pengelolaan resistensi menggunakan herbisida purna-tumbuh.

181

54 ANOVA IBM SPSS tingkat kerusakan Eleusine indica sensitif- dan resisten-glifosat pada 1, 2, dan 3 minggu setelah aplikasi (MSA) pada pengelolaan resistensi menggunakan herbisida purna-tumbuh.

182

55 ANOVA IBM SPSS bobot kering Eleusine indica resisten-glifosat pada pengelolaan resistensi menggunakan herbisida purna-tumbuh.

182

(30)

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang

Kehadiran gulma pada suatu areal akan mengakibatkan kerugian pada masa pertumbuhan dan produksi tanaman budidaya. Keberadaan gulma pada arela perkebunan kelapa sawit dapat menyebabkan kerugian produksi berkisar 6-20%

(Sahid et al., 1992) dan kehilangan tandan buah segar kelapa sawit sebesar 11,62% jika tidak dikendalikan (Samedani et al., 2014). Salah satu gulma yang dapat menimbulkan kerugian yaitu gulma belulang [Eleusine indica (L.) Gaertn].

Gulma ini tergolong salah satu jenis gulma semusim yang keberadaannya sangat banyak ditemukan dan menimbulkan permasalahan di perkebunan kelapa sawit.

Breden dan James, (2009) menyatakan gulma belulang tergolong gulma yang pertumbuhannya cepat sehingga dibutuhkan pengendalian secara penuh. Chin, (1979) melaporkan gulma belulang berbunga sepanjang tahun dan dapat menghasilkan sampai 140.000 biji/rumpun dan telah dilaporkan resisten terhadap beberapa herbisida pada perkebunan kelapa sawit (Lubis et al., 2012; Hambali et al., 2015; Dalimuthe et al., 2015; Rahmadhani et al., 2016; Syahputra et al., 2016).

Umumnya untuk mengendalikan gulma diperkebunan kelapa sawit dilaksanakan secara kimiawi dengan rotasi pengendalian (pusingan) sekali dalam 3-4 bulan tergantung pertumbuhan gulma (Serikat Petani Kelapa Sawit, 2016).

Sejak perkebunan mengenal penggunaan herbisida terutama glifosat dan parakuat, maka pemakaian kedua herbisida tersebut mendominasi pengendalian gulma secara kimiawi di perkebunan sehingga gulma dapat mengalami resistensi

(31)

terhadap herbisida (Wawancara dengan Asisten Kebun). Purba, (2009) menyatakan bahwa penggunaan mode of action herbisida yang sejenis dalam waktu lama cenderung menyebabkan terjadinya suksesi gulma dan jika dilakukan secara berulang-ulang mengakibatkan keanekaragaman gulma menjadi rendah dan lebih sulit dikendalikan. Hal ini mengakibatkan pengendalian menggunakan herbisida tersebut menjadi tidak efektif lagi. Valverde et al., (2000) menyatakan bahwa resistensi gulma terhadap herbisida bukan karena mutasi melainkan disebabkan herbisida. Tingkat evolusi resistensi terhadap herbisida dipengaruhi oleh faktor karakteristik gulma (frekuensi gen, ukuran dan viabilitas simpanan biji gulma dalam tanah, ketahanan gulma) dan faktor herbisida (potensi, dosis, frekuensi aplikasi, persistensi herbisida dalam tanah). Knezavic et al., (2017) menyatakan terdapat 3 level resistensi herbisida, yaitu: (1) resistensi tunggal terjadi ketika gulma resisten hanya satu mode of action (resisten terhadap glifosat), (2) resistensi silang terjadi ketika gulma resisten terhadap dua atau lebih mode of action yang sama (resisten terhadap herbisida sulfonylurea dan imidazolinone, keduanya termasuk mode of action acetolactate synthase/ALS), (3) resistensi ganda terjadi ketika gulma resisten terhadap lebih dari dua mode of action herbisida (resisten terhadap ALS dan EPSPS).

Sumatera Utara memiliki luas 1.773.049 ha kelapa sawit yang terdiri dari perkebunan negara (315.923 ha), swasta (831.556 ha) dan rakyat (625.570 ha) pada Tahun 2019 (Direktorat Jenderal Perkebunan, 2019). Perkebunan kelapa sawit tidak terlepas dari penggunaan herbisida dalam pengendalian gulma dan berakibat pada tingkat resistensi gulma terhadap herbisida. Beberapa penelitian telah melaporkan bahwa gulma E. indica telah resisten terhadap herbisida

(32)

diperkebunan kelapa sawit di Sumatera Utara. Lubis et al., (2012) melaporkan bahwa E. indica telah resisten-glifosat 7 kali dibandingkan sensitif di Kebun Adolina. Hambali et al., (2015) melaporkan resistensi biotip E. indica terhadap parakuat, diuron, dan ametrin secara berturut-turut sebesar 6.4, 1.04 dan 1.11 kali dibandingkan sensitif di Kebun Adolina. Dalimunthe et al., (2015) melaporkan terjadi resistensi biotip E. indica terhadap glifosat dan parakuat berturut-turut sebesar 7.5 dan 5.5 kali di Kebun Adolina. Rahmadhani et al., (2016) melaporkan E. indica sudah mengalami resisten-glifosat 5,1 kali lebih tinggi dibandingkan populasi sensitif dari Kebun Sawit Seberang.

Biotip E. indica resisten-glifosat diduga kuat telah berkembang luas diperkebunan kelapa sawit dikarenakan herbisida glifosat telah digunakan.

Dibutuhkan pengelolaan yang tepat dalam menunda/memutus siklus belulang resisten-glifosat diperkebunan kelapa sawit. Monaco et al., (2002) menyatakan bahwa pengelolaan gulma resisten-herbisida dapat dilakukan dengan rotasi mode of action, rotasi mode of action herbisida saat rotasi tanaman, dan pencampuran herbisida dengan mode of action yang berbeda.

Melihat kondisi perkebunan kelapa sawit tidak terlepas dari penggunaan herbisida dalam mengendalikan gulma, maka diperlukan penelitian tentang skrining resistensi tunggal, pengujian bahan aktif campuran herbisida, resistensi ganda dan pengelolaan E. indica resisten-glifosat pada beberapa perkebunan kelapa sawit di Sumatera Utara.

Rumusan Masalah

Permasalahan yang ditimbulkan oleh E. indica di perkebunan kelapa sawit dapat menurunkan produksi tanaman. E. indica telah dilaporkan resisten-glifosat

(33)

pada perkebunan kelapa sawit di Sumatera Utara. Perusahaan perkebunan sering menggunakan herbisida yang sejenis secara berulang-ulang dalam periode yang lama yang mengakibatkan gulma tersebut menjadi resisten. Kegiatan ini akan meningkatkan evolusi resisten herbisida pada perkebunan kelapa sawit di Sumatera Utara. Informasi tentang pengujian skrining reistensi tunggal, pengujian bahan aktif campuran herbisida, resistensi ganda, dan pengelolaan biotip E. indica terhadap glifosat di Sumatera Utara belum pernah dilaporkan. Output dari penelitian ini diharapkan dapat sebagai pengembangan ilmu pengetahuan dan dapat membantu perusahaan dalam memutuskan metode pengendalian, perencanaan tenaga kerja, pemilihan bahan dan alat secara efektif.

Tujuan Penelitian

1. Mendapatkan sebaran dan klasifikasi resistensi populasi E. indica resisten- glifosat pada beberapa perkebunan kelapa sawit di Sumatera Utara.

2. Memperoleh informasi biotip E. indica resisten-glifosat terhadap herbisida campuran yaitu monosodium metil arsenat (MSMA) + diuron.

3. Memperoleh biotip E. indica resisten-glifosat telah mengalami resistensi ganda terhadap glifosat, parakuat, amonium glufosinat, dan triklopir.

4. Mendapatkan tindakan pengelolaan resistensi yang tepat melalui aplikasi herbisida pra dan purna tumbuh.

Kegunaan Penelitian

1. Sebagai bahan informasi dalam pengelolaan E. indica resisten-glifosat di beberapa perkebunan kelapa sawit di Sumatera Utara.

2. Sebagai salah satu komponen mendapatkan gelar doktor di Program Doktor Ilmu Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara, Medan.

(34)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA Karakteristik Gulma Eleusine indica (L.) Gaertn

Eleusine indica (L.) Gaertn merupakan gulma semusim berdaun pita, membentuk rumpun yang rapat agak melebar dan rendah. Gulma ini dianggap mengganggu secara agresif dikarenakan pertumbuhannya yang kuat dan produksi biji yang melimpah. Belulang dapat tumbuh hingga 3 kaki atau 1 meter dan menyebar dengan memperbanyak diri melalui biji (Uva et al., 1997). Gulma ini berbunga sepanjang tahun dan setiap rumpun dapat menghasilkan sampai 140.000 biji (Chin, 1979).

Gambar 1. Gulma belulang [Eleusine indica (L.) Gaertn]

(Sumber: dokumen pribadi)

Belulang berasal dari Afrika kemudian menyebar ke daerah-daerah tropis, sub-tropis, dan beberapa wilayah di dunia termasuk Afrika, Asia, Asia Tenggara, Australia, dan Amerika (Gambar 2) (Holm et al., 1977). Gulma ini dapat tumbuh dengan subur dengan cahaya matahari penuh dan juga dapat tumbuh di lahan marginal. Batang, daun, dan biji tumbuh mendatar di tanah yang berbentuk roset sehingga tidak dapat dikendalikan dengan mudah. Bunga belulang memiliki 2-6 cabang dengan panjang 4-15 cm (Willcox, 2012). Daerah penyebarannya meliputi

(35)

ketinggian tempat 0-1600 m diatas permukaan laut. Pada perkebunan kelapa sawit, gulma ini dapat menimbulkan masalah pertumbuhan pada tanaman belum menghasilkan umur < 1 tahun (TBM-1). Gulma ini juga ditemukan pada lahan kosong, pinggir jalan, taman dan pekarangan rumah (Nasution, 1983).

Gambar 2. Peta penyebaran Eleusine indica (L.) Gaertn.

(Sumber: Holm et al., 1977)

Di beberapa negara telah dilaporkan bahwa Eleusine indica telah resisten terhadap herbisida, seperti di Malaysia terdapat beberapa biotip belulang telah resisten terhadap glifosat dan di Brazil resisten terhadap herbisida penghambat enzim ACCase (Steckel, 2010).

Herbisida Glifosat

Bahan aktif dalam glifosat adalah N-(phosphonomethyl) glisin yang merupakan turunan asam amino glisin dan asam fosfonat. Glifosat umumnya diformulasikan sebagai garam dan larut dalam air. Garam pada glifosat digunakan

(36)

sebagai herbisida purna tumbuh bersifat non-selektif yang dapat mengendalikan berbagai macam gulma semusim dan tahunan (Monaco et al., 2002).

Nama Umum : glifosat

Nama Kimia : N-(phosphonomethyl) glisin Rumus Bangun :

Gambar 3. Rumus bangun herbisida glifosat.

(Sumber: Monaco et al., 2002).

Glifosat merupakan herbisida kelompok glisin dericative, non-selektif, diaplikasikan sebagai herbisida pasca tumbuh, bersifat sistemik dan diserap oleh daun tumbuhan, tetapi segera tidak aktif jika masuk ke dalam tanah. Glifosat adalah penghambat 5–enolpiruvyshikimate–3–phosphonate–synthase (EPSPS), yaitu enzim yang mempengaruhi biosintesis asam aromatik. Adanya glifosat, sintesis asam amino yang penting untuk pembentukan protein akan dihambat (Djojosumarto, 2008).

Terjadi peningkatan shikimate di jaringan kloroplas disebabkan glifosat.

Akumulasi shikimate disebabkan oleh glifosat menghambat enzim 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS). EPSPS adalah enzim

dalam jalur biosintesis asam amino aromatik yang terjadi pada kloroplas dan mengubah shikimate-3-phosphate (S-3-P) menjadi enolpyruvylshikimate-3- phosphate (EPSP) dan akhirnya mengarah pada produksi asam amino, fenilalanin

(37)

dan tirosin, serta triptofan. Shikimate terbentuk pada perlakuan glifosat karena S-3-P tidak dapat dikonversi menjadi EPSP, dan karena S-3-P tidak stabil, maka

cepat dikonversi menjadi shikimate yang lebih stabil dan terakumulasi (Monaco et al., 2002).

Gambar 4. Mode of action herbisida glifosat.

Herbisida Parakuat

Parakuat diformulasikan sebagai SL dalam bentuk garam diklorida, yang sangat larut dalam air, dan diaplikasikan sebagai herbisida kontak untuk purna tumbuh dan bersifat non-selektif (Monaco et al., 2002). Herbisida ini tidak terdegradasi pada tanaman. Sebaliknya, diubah secara reversibel dari bentuk ion menjadi radikal bebas di dalam tanaman. Namun, beberapa senyawa yang tertinggal di permukaan daun mungkin terdegradasi oleh reaksi fotokimia yang disebabkan oleh cahaya (Duke, 1985).

(38)

Nama Umum : parakuat

Nama Kimia : 1,1′-dimethyl–4,4′-bipyridinium ion Rumus Bangun :

Gambar 5. Rumus bangun herbisida parakuat.

Parakuat memiliki kemampuan menerima elektron dari fotosistem I pada jalur fotosintesis dan menjadi radikal bebas. Bentuk dari radikal bebas menghentikan transport elektron ke NADP (Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate) dan menghambat efektifitas fungsi dari fotosistem I. Jaringan tanaman akan mengalami kerusakan membran dan akhirnya mati (Monaco et al., 2002).

Gambar 6. Mode of action herbisida parakuat.

(39)

Herbisida Amonium Glufosinat

Glufosinat diformulasikan sebagai SL dan bersifat non-selektif serta purna tumbuh. Glufosinat memiliki tingkat kelarutan 1,370,000 mg/l (ppm), suhu 25°C, dan paruh waktu 7 hari dalam tanah. Herbisida ini diaplikasikan ke daun dan tidak berpengaruh pada aktivitas tanah. Gejalanya meliputi klorosis, yang kemudian diikuti oleh nekrosis, biasanya mulai berkembang dalam 3 sampai 5 hari setelah aplikasi (Monaco et al., 2002).

Nama Umum : amonium glufosinat

Nama Kimia : asam butanoik 2-amino-4-(hydroxymethylphosphinyl) Rumus Bangun :

Gambar 7. Rumus bangun herbisida amonium glufosinat.

Mekanisme glufosinate secara langsung menghambat enzim glutamin sintetase (GS) dalam jalur asimilasi nitrogen tanaman. GS adalah enzim yang bertanggung jawab untuk mengubah glutamat ditambah amonia (NH3) menjadi glutamin mengakibatkan penurunan kadar glutamin, yang pada gilirannya mengakibatkan penurunan kadar beberapa asam amino tanaman lainnya (glutamat, aspartat, asparagin, alanin, dan serin) Sintesis utamanya bergantung pada keberadaan glutamin. Glufosinate mengganggu metabolisme nitrogen penting (asimilasi nitrogen) reaksi sintetis pada tanaman oleh menghambat pembentukan glutamin dan glutamat. Akibatnya, aliran elektron dalam