Pestisida I

Pendahuluan

DASAR PENGGUNAAN PESTISIDA

Legal:

- UU No. 12/1992

    (Sistem Budidaya Tanaman)

- Peraturan Pemerintah No. 6/1995

    (Perlindungan Tanaman)

Benar:

-Sesuai metode aplikasi (efektivitas)

-Sesuai sasaran

Bijaksana:

Prinsip PHT

-Risk management (keamanan)

-Efisien (tenaga kerja, biaya, dan waktu

UNDANG-UNDANG NO.12 TAHUN 1992

TENTANG SISTEM BUDIDAYA TANAMAN

Bagian keenam: Perlindungan Tanaman

1.      Pasal  20 : - Perlindungan tanaman dilaksanakan dengan sistem

                          pengendalian hama terpadu

                        - Pelaksanaan perlindungan tanaman menjadi tanggung jawab

                          masyarakat dan pemerintah

2.      Pasal 21: Perlindungan tanaman dilaksanakan melalui kegiatan (1) pencegahan

                     masuknya OPT dari luar (2) pengendalian OPT, dan (3) eradikasi OPT

1. Pasal 22 : Pelaksanaan pengendalian oleh perorangan atau lembaga dilarang

                     menggunakan sarana yang mengganggu atau mengancam keselamatan

                     manusia, sumberdaya alam dan lingkungan hidup

PERATURAN PEMERINTAH NO. 6 TAHUN 1995

TENTANG  PERLINDUNGAN TANAMAN

BAB I: Ketentuan Umum

1.      Pasal  2 :   Perlindungan tanaman dilaksanakan pada masa pratanam,

                       pertumbuhan tanaman dan masa pascapanen.

2.      Pasal 3 :    Sama dengan Pasal 21 UU No. 12/1992.

3.      Pasal 10:   Berbagai teknik/strategi pengendalian termasuik pestisida.

4.      Pasal 15 :  Penggunaan pestisida utk OPT harus tepat guna.

5.      Pasal 19 :  Penggunaan pestisida sebagai alternatif terakhir dengan

                       dampak minimal.

REGISTRASI PESTISIDA

Pemohon

Penerimaan dokumen lengkap dan benar

   -Syarat administrasi

   -Syarat toksikologi

Evaluasi

Diterima

  -Izin percobaan

Evaluasi  uji mutu

Diterima

  -penyegelan

Pengujian efikasi dan toksisitas

Evaluasi

Keputusan Menteri Pertanian

KELEBIHAN PENGGUNAAN PESTISIDA

Praktis

Efisien

Efektif

Mudah didapat

Tidak perlu keahlian tinggi

Hasil pengendalian cepat dievaluasi

KEKURANGAN PENGGUNAAN PESTISIDA

Efektivitas bergantung pada cuaca

Banyak bersifat broad spectrum

Resistensi

Resurjensi

Pencemaran lingkungan

Kesehatan masyarakat

Fitotoksisitas

BIAYA PESTISIDA DALAM USAHA TANI

1.      Bawang merah: 25-30%

2.      Cabai              : 30%

3.      Kentang    : 25-40%

4.      Kubis         : 25%

5.      Padi           : 20%

6.      Tomat        : 30-35%

7.      Bawang daun: 20-25%

PESTISIDA

Pertanian arti luas

Konstruksi bangunan

Rumah tangga/kesehatan

Karantina

Gudang penyimpanan

Ekspor/impor

PERUBAHAN SIKAP

DALAM PEMILIHAN

PESTISIDA

Jenis tanaman

Peraturan/Undang-undang

Keampuhanpestisida

Jenis hama/patogen

Keamanan

Ekonomi

Persepsi masyarakat

Mengapa pestisida?

•         Teknologi telah lahir sejak ratusan tahun lalu

•         Dapat menyesuaikan dengan perkembangan organisme sasaran

•         Perkembangan paling maju

•         Penggunaan paling praktis

•         Secara umum lebih efisien

Indonesia?

•         Iklim yang mendukung perkembangan OPT

•         Teknologi lain masih terbatas

•         Sektor pertanian masih dominan

•         Kebutuhan produk pertanian tinggi

•         Kualitas produk pertanian makin tinggi

•         Jumlah dan keragaman hama tinggi

Isu-Isu yang Muncul

1.      Isu residu

2.      Resistensi dan pencemaran lingkungan

3.      Daya beli rendah

4.      Data-data statistik belum akurat

5.      Law enforcement rendah

What is Pestisida?

•         Asal kata: pest  = hama dan cide = membunuh

•         Senyawa kimia yang dirancang untuk mempengaruhi fisiologi dan tingkah laku suatu organisme

•         Senyawa kimia yang memenuhi syarat dapat digunakan sebagai agens pengendalian hama

•         Senyawa kimia yang digunakan untuk merusak, mencegah atau mengendalikan hama termasuk menolak, menarik dan mengatur pertumbuhan tanaman

•         Senyawa kimia yang digunakan untuk mengendalikan, mencegah, merusak, menolak atau melemahkan hama (FIFRA)

PESTISIDA

Definisi (mengacu pada definisi yang diberikan oleh Deptan, RI)

Pestisida adalah semua zat kimia atau bahan lain atau jasad renik atau virus yang dipergunakan untuk:

    - memberantas atau mencegah hama dan penyakit tanaman atau bagian

      tanaman atau hasil pertanian

    - memberantas rerumputan

    - mematikan daun dan mencegah pertumbuhan yang tak diinginkan

    - mengatur atau merangsang pertumbuhan tanaman atau bagian tanaman

      tidak termasuk pupuk

    - memberantas atau mencegah hewan-hewan luar pada hewan-hewan

      piaraan dan ternak

    - memberantas atau mencegah hama-hama air

    - memberantas atau mencegah binatang-binatang atau jasad renik  dalam    bangunan atau rumah tangga dan dalam alat-alat pengangkutan

    -memberantas atau mencegah binatang-binatang yang dapat menyebabkan penyakit pada manusia atau binatang yang perlu dilindungi dengan pengunaan pada tanaman, tanah, atau air

Definisi dan komponen pestisida dapat berbeda antarnegara

FORMULASI PESTISIDA

CAMPURAN BAHAN AKTIF (active ingredient) DAN BAHAN TAMBAHAN (adjuvant)

KEPRAKTISAN  DALAM  APLIKASI

KEAMANAN TRANSPORTASI, PENYIMPANAN, PENGGUNAAN, DAN TANAMAN

MENAMBAH  EFEKTIVITAS

EFISIENSI

Fungsi Bahan Tambahan

      -Sebagai emulsifier

      -Sebagai pelarut

      -Sebagai pembasah

      -Sebagai antibusa

      -Sebagai perata

      -Sebagai perekat

      -Sebagai antigumpal

      -Sebagai pembawa

      -Sebagai pewarna

      -Sebagai pembau

BAHAN TAMBAHAN

Bahan yang ditambahkan pada bahan aktif sehingga dapat menambah keefektifan pestisida tersebut

Jenis bahan tambahan

–        Pengemulsi (emulsifier)

–        Pembasah (wetting agent)

–        Pelarut (solvent)

–        Antibusa (defoamer)

–        Perekat (sticker)

–        Pewarna (coloring agent)

–        Minyak (oil)

–        Penstabil (stabilizer)

BERBAGAI BENTUK FORMULASI

•         EC (emulsifiable concentrate)

•         DC (dispersible concentrate)

•         SC (suspension concentrate)

•         CS (capsule suspension)

•         SP (soluble powder)

•         SG (soluble granule)

•         AS (aqueous solution)

•         GR (granule/G)

•         DP (dustable powder/D)

•         UL (ultra low volume/ULV)

•         WP (wettable powder)

•         OP (oil dispersible powder)

•         FC (flowable concentrate/F)

•         RB (ready-mix bait)

•         AE (aerosol dispenser)

•         SL (soluble liquid)/WSC (water soluble concentrate)

PENGGOLONGAN PESTISIDA

Berdasarkan sifat fisik

Padatan (butiran, tepung, pasta, pelet, blok)

Cairan

Gas: aerosol, fumigan

Berdasarkan kelompok organisme sasaran

–        Insektisida dengan sasaran serangga

–        Fungisida dengan sasaran cendawan

–        Bakterisida dengan sasaran bakteri

–        Herbisida dengan sasaran gulma

–        dll

Berdasarkan pengaruh pada sasaran

Kematian/mortalitas

Penghambat makan

Pengatur pertumbuhan

Pemandulan,dll

Berdasarkan bentuk formulasi

–        Pestisida secara umum dalam bentuk formulasi

–        Formulasi adalah campuran bahan aktif dengan bahan tambahan (adjuvant)

–        Formulasi untuk keamanan pada aplikasi,tanaman dan lingkungan, kepraktisan, efisiensi, kemudahan dalam penanganan, transportasi dan penyimpanan

Berdasarkan senyawa kimia

Anorganik (arsen, belerang)

Hidrokarbon berklor (DDT, endrin)

Organofosfat (paration, klorpirifos)

Karbamat (karbofuran, metomil)

Piretroid (deltametrin, sipermetrin)

Mikroba (Bacillus thuringiensis, Metarhizium anisopliae)

Botani (azadiraktin, rotenon)

Berdasarkan cara masuk ke organisme

–        Racun kontak

–        Racun perut           pada serangga

–        Racun fumigan

–        Racun sistemik

–        Racun translaminar

FISIKO-KIMIA INSEKTISIDA

•         Sifat bahan aktif

–        Fisik (bentuk, warna, massa jenis, dll)

–        Kimia (stabilitas, kompatibilitas, dll)

–        Biologi (toksisitas thd sasaran dan lainnya)

SIFAT FISIK

•         Bentuk

–        Padat atau kristal

–        cairan

•         Warna

–        Ada senyawa yang berwarna

–        Ada senyawa tak berwarna

•         Titik cair/titik didih

–        Menunjukkan suhu/temperatur untuk mendidih atau mencair

–        Berguna untuk menjaga mutu insektisida

•         Massa jenis

–        Perbandingan massa dengan volume

–        Untuk pengukuran dosis yang tepat

•         Tekanan uap

–        Suatu tekanan yang menyebabkan insektisida menguap

–        Menunjukkan kesetabilan dan tingkat ketahanan/persistensi

•         Kelarutan/solubilitas

–        Penentuan pelarut

–        Penentuan jenis formulasi

•         Keasaman (pH)

SIFAT KIMIA

•         Stabilitas/kestabilan

–        Kemudahan terurai (fisik atau biologi) --------- struktur kimia

–        Perubahan fase tapi struktur sama ---------fumigan

–        Stabilitas/kestabilan tinggi----------polusi

•         Kompatibilitas/Kesesuaian

–        Sinergisme

–        Antagonisme

–        Netral

SIFAT BIOLOGI

•         Toksisitas terhadap organisme sasaran

–        Dosis/konsentrasi

–        Aktivitas biologi

–        Kisaran organisme sasaran (spektrum)

–        Cara kerja insektisida/pestisida

•         Toksisitas terhadap organisme bukan sasaran

–        Organisme tanah

–        Organisme perairan

–        Predator, parasitoid, penyerbuk

–        Mamalia/hewan peliharaan

–        Manusia

Toksisitas akut vs toksisitas kronis

Pengertian

—  Toksisitas (daya racun) pestisida: kemampuan suatu pestisida untuk meracuni (menimbulkan pengaruh yang merugikan) organisme tertentu.

—  Bahaya pestisida: fungsi toksisitas dan potensi terpajan pada pestisida.

—  Risiko: peluang terjadinya bahaya keracunan pada organisme bukan sasaran akibat pajanan pestisida. 

—  Toksisitas akut: pengaruh meracuni atau merugikan yang timbul segera setelah pemajanan dengan dosis tunggal suatu pestisida, atau pemberian dosis ganda dalam waktu ± 24 jam.

—  Toksisitas kronis: pengaruh yang merugikan yang timbul akibat pemberian takaran harian berulang pestisida dalam jumlah sedikit atau pemajanan pada pestisida yang berlangsung selama sebagian besar rentang hidup suatu organisme (misal, mamalia), biasanya lebih dari 50%.  Periode pemaparan 2 tahun.

SIFAT BIOLOGI (lanjutan)

•         Aktivitas biologi

–        Kematian

–        Penghambatan aktivitas makan

–        Penghambatan perkembangan

–        Penghambatan aktivitas perkawinan/peneluran

–        Gangguan pergantian kulit

–        Penurunan fekunditas

•         Dosis/konsentrasi

–        Dosis merujuk pada jumlah pestisida/insektisida yang diperlukan per satuan uji

–        Konsentrasi merujuk pada kandungan suatu bahan dalam campurannya

      

DOSIS/KONSENTRASI

•         Dosis

–        kg/ha, g/ha, l/ha, ml/ha

–        µg/serangga, µl/serangga

–        ml/tanaman, g/tanaman

–        g/m³, ml/m³ , g/cm², ml/cm²

•         Konsentrasi (ppm, %, g/l, ml/l)

–        Konsentrasi bahan aktif dalam formulasi

–        Konsentrasi bahan aktif dalam cairan semprot

–        Konsentrasi formulasi dalam cairan semprot

Contoh:

    Untuk keperluan praktikum, mahasiswa harus membuat cairan pestisida Curacron 500 EC dengan konsentrasi 0,2% sebanyak 100 ml (asumsikan 1 ml = 1 g).  Berapa ml pestisida dan air yang diperlukan? Dan berapa konsentrasi bahan aktif dalam cairan semprot?

Jawab:

-0,2% artinya dalam 1 liter atau 1000 ml terdapat 2 ml pestisida

 (2 ml/1000 ml) x 100%= 0,2%

 Karena yang dibutuhkan hanya 100 ml cairan pestisida maka

 Jumlah pestisida yang diperlukan (100ml/1000ml) x 2 ml = 0,2 ml

-Air yang diperlukan adalah 100 ml – 0,2 ml = 99,8 ml.

-Konsentrasi bahan aktif dalam cairan semprot adalah

 (500 ml/1000 ml) x 0,2% = 0,1%

TOKSIKOLOGI INSEKTISIDA

•         Dua mata pedang, toksik thd organisme juga thd manusia

•         Ilmu racun yang berkaitan dengan ilmu farmasi atau obat

•         Interaksi suatu zat/racun dengan organisme ……… dosis

•         Obat dan racun mempunyai batas (border) yang tipis

•         Dosis yang menentukan respons (tidak ada respons hingga keracunan)

Syair Paracelsus (1493-1541)

All things are poison

   There is nothing which is not poison

         It is the dose

               Which makes a thing safe

Risiko (risk) = tingkat bahaya (hazard) x pajanan (exposure)

Silakan bandingkan:

1.      Gula

2.      Garam

3.      Alkohol

4.      Rokok

5.      Insektisida

Hati-hati

Sakit =  genetika + lingkungan + olah raga + makanan

Genetika: biasanya tiap orang memiliki tingkat risiko tertentu

Lingkungan sehat atau tidak sehat

Olah raga: yang baik tidak harus mahal

Makanan meliputi nilai gizi, pengawet, pewarna, pelunak/pengeras,

penyedap rasa, kaya kandungan tertentu (lemak, purin, garam, gula),

penambah energi dll.

Tingkat Keracunan

•         Toksisitas pestisida

•         Dosis/konsentrasi

•         Cara masuk (point of entry)

•         Lama terpaan

Lethal: LD, LC, LT

Knockdown: KD, KC

Effective: ED, EC

Inhibition: ID, IC

Faktor penentu toksisitas

•         Lama pemajanan

•         Cara masuk (cara perlakuan) dermal/oral

•         Jenis spesies

•         Variasi individu ……. ketahanan berbeda

•         Umur/usia

•         Jenis kelamin…….. berat badan, ketahanan

•         Suhu …….. metabolisme

•         Nutrisi  …….. sehat atau tidak

•         Kepadatan populasi

Keamanan Pestisida

Data toksikologi> NOEL (mg/kg berat badan/hari)No observable effect level

NOEL> ADI (mg/kg berat badan/hari)Acceptable daily intake

Koreksi faktor keamanan  (pembagian dengan 100)

ADI x rata-rata berat badan> MPI Maximum permissible intake

Rata-rata konsumsi bahan tertentu

Maximum residue level (theoretical)

PHI Pre-harvest interval

Insektisida Golongan Organoklorin

•         Suatu insektisida yang mengandung atom karbon (C), klor (Cl), hidrogen (H), kadangkala oksigen (O).

•         Nama lain adalah hidrokarbon berklor.

•         Awalnya digunakan untuk bidang kesehatan terutama tahun 1940-an hingga 1960-an.

•         DDT merupakan contoh yang paling klasik yang penggunaannya di beberapa negara hingga saat ini masih ada.

Sejarah Organoklorin

Sintesis: 1874 (Othmar Zeidler), dan sifat insektisida 1939 (Paul Müller), dipatenkan 1942 di Swiss, Nobel Prize (1948)  bidang farmasi.

-Awalnya untuk pengendalian vektor penyakit malaria.

-Formulasi D (dust) yang pertama kali dibuat.

-Pengembangan selanjutnya untuk bidang pertanian spt pengendalian hama kutu daun, penggerek batang jagung, lalat buah, dll.

-Kurang efektif untuk serangga dgn tingkat sklerotisasi tinggi.

Sifat Umum Organoklorin

•         Terjadi bioakumulasi karena dapat tersimpan dalam jaringan lemak suatu organisme.

•         Insektisida yang bekerja secara luas (broad spectrum).

•         Dengan sifat tersebut beberapa negara mulai melarang pengunaannya spt Jepang (1971), Swiss (1970), Amerika Serikat (1973), dan Indonesia (1974, kesehatan 1980).

•         UNDP tahun 2001 masih membolehkan untuk keperluan khusus seperti bidang kesehatan namun tidak utk  bidang pertanian.

Penggolongan/Klasifikasi

Dapat digolongkan menjadi 3

1.      Kelompok DDT dan analognya

2.      BHC (benzena heksaklorida)/heksakloroheksana (HCH)

3.      Siklodiena

Penggolongan yang lain membagi menjadi 5

1.      DDT

2.      Lindan

3.      Siklodiena

4.      Toksafen

5.      Klordekon

DDT

•         1,1’-(2,2,2-trikloroetiliden)-bis(4-klorobenzena) dengan sebutan singkat diklorodifeniltrikloroetana (DDT) .

•         Keberhasilan DDT menginspirasi pencarian senyawa sejenis namun kurang berhasil.

•         DDD sbg insektisida kontak dan sistemik namun berspektrum sempit (nyamuk dan Lepidoptera).

•         Metoksiklor sbg insektisida yang mudah terdegradasi, tdk persisten dalam ekosistem perairan.

•         Prolan mempunyai toksisitas lebih rendah daripada DDT dan bersifat tidak sistemik

•         Dikofol sbg akarisida

•         Kloropropilat sebagai akarisida untuk sayuran dll

Toksisitas dan Cara Kerja

Kelompok DDT dan analognya bekerja pada sistem saraf pusat melalui pelambatan penutupan pintu (gates) dalam saluran ion natrium pada akson.

-           Pengaruh dapat terjadi pada sistem saraf pusat dan sistem saraf tepi (periferal).

-           Kelompok senyawa ini bekerja relatif lambat yang mengakibatkan serangga kejang dengan gerakan yang tidak terkoordinasi,  lumpuh dan akhirnya mati.

Toksisitas dan Cara Kerja

Kelompok DDT dan analognya bekerja pada sistem saraf pusat melalui pelambatan penutupan pintu (gates) dalam saluran ion natrium pada akson.

-Pengaruh dapat terjadi pada sistem saraf pusat dan sistem saraf tepi (periferal).

-Kelompok senyawa ini bekerja relatif lambat yang mengakibatkan serangga kejang dengan gerakan yang tidak terkoordinasi,  lumpuh dan akhirnya mati.

-Selama mengalami masa kejang, konsumsi oksigen akan tinggi sehingga serangga kehilangan berat karena oksidasi jaringan, dehidrasi, penggunaan glukosa, glikogen, dan lemak.

-DDT lebih toksik pada suhu lebih rendah sehingga dikelompokkan ke dalam golongan senyawa negative temperature relationship/coefficient.

•         Beberapa mekanisme kerja lain dari DDT dan analognya adalah penghambatan pembentukan ATP, bekerja pada neuron dan mengintervensi transmisi impuls saraf pada akson dan sinapsis, memperpanjang aliran masuk ion natrium (menunda penutupan saluran ion natrium [sodium channel] dan memperpanjang fase turun.

•         Gangguan-gangguan pada sistem saraf tsb akan menyebabkan rangsangan yang berlebihan sehingga serangga menjadi kejang, lumpuh dan akhirnya akan mengalami kematian

Toksisitas pada Mamalia

-Toksisitas DDT dan analognya pada mamalia bergantung pada jenis senyawanya.

-Nilai LD50 DDT terhadap tikus 113-250 mg/kg, sementara DDD 2500 mg/kg.

-Sifat DDT yang larut dalam lemak berimplikasi pada bahaya DDT lebih tinggi jika diaplikasikan dalam pelarut yang melarutkan minyak atau lemak.

-Gejala keracunan pada mamalia meliputi rangsangan yang berlebihan, gemetaran, kehilangan gerakan yang terkoordinasi, dan kejang.

-Kematian terjadi akibat kegagalan pernafasan pada tahap kejang akibat pengaruh pada membran saraf.

-Bahaya akibat keracunan DDT dan analognya menyebabkan kerusakan/nekrosis pada sel hati.

Metabolisme

-Metabolisme DDT tidak melalui satu jalur (pathway).

-Pada serangga yang terpenting adalah konversi DDT ke DDE (difenildikloroetena) melalui dehidroklorinasi (kehilangan hidrogen dan klor) atas  bantuan enzim DDT-dehidroklorinase.

-Jalur lain adalah hidroksilasi menjadi dikofol oleh enzim MFO, atau deklorinasi melalui reduksi DDT menjadi TDE (DDD) yang kurang beracun terhadap serangga dan organisme lain.

-Konversi DDT ke dikofol hanya terjadi pada beberapa jenis serangga.

-Pada mamalia, DDT dikonversi menjadi DDE, TDE, dan DDA (asam diklorofenil asetat); DDA larut dalam air yang  kemudian dikeluarkan (dibuang) bersama-sama feses dan atau urin.

-Pada umumnya semua analog DDT bersifat persisten dan mengalami bioakumulasi kecuali dikofol dan metoksiklor.

-Metoksiklor didemetilasi menjadi produk yang lebih polar oleh sistem MFO.

BHC atau HCH

•         Heksaklorosikloheksana merupakan benzena terklorinisasi yang mempunyai 5 isomer (beberapa lainnya menyebutkan 6 isomer), namun hanya isomer gamma yang dikenal sebagai lindan yang mempunyai sifat insektisida sedangkan yang lainnya merupakan senyawa yang kurang atau bahkan tidak aktif.

•         Kelompok ini merupakan insektisida organoklorin tertua yang disintesis oleh Faraday pada tahun 1825 namun pada saat tersebut sifat insektisidanya belum diketahui.

•         Pada umumnya senyawa ini stabil terhadap cahaya, suhu tinggi, air panas, dan kondisi asam, namun akan mudah terdeklorinisasi oleh golongan alkali.

•         Lindan produk HCH yang mengandung 99% isomer gamma, bekerja cepat dgn toksisitas akut yang tinggi baik sebagai racun kontak, perut maupun fumigan (lebih volatil daripada DDT, tekanan uapnya relatif tinggi).

•         Diformulasikan dalam beberapa formulasi seperti aerosol, tepung (WP), dan konsentrat.

•         Penggunaan lindan dan HCH pada bidang pertanian di antaranya untuk pengendalian belalang, serangga hama pada tanaman kapas dan padi serta serangga tanah.

•         Selain di bidang pertanian dilaporkan pernah digunakan untuk bidang peternakan, serangga rumah tangga (household insects), dan juga bidang kesehatan sebagai lotion, krim, bahkan sampo.

•         Lindan menghambat pembukaan saluran ion klorida yang dikendalikan GABA (gamma-amino butyric acid) pada sistem saraf yang menyebabkan aliran impuls saraf tidak terkendali.

•         Lindan memiliki toksisitas yang tinggi pada serangga dan organisme lain, 5-10 kali lebih toksik daripada DDT.

•         Keracunan akut akibat insektisida lindan akan mengakibatkan peningkatan laju respirasi hingga terjadi pendarahan pada mulut.

•         Gejala keracunan menunjukkan gejala gemetaran, kehilangan pengendalian diri, kelemahan, kelumpuhan, dan kematian.  Berhubungan dengan peningkatan laju respirasi sebagai akibat peningkatan aktivitas otot dan saraf. 

Siklodiena

•         Kelompok siklodiena memiliki keaktifan yang tinggi sebagai insektisida.  Kelompok ini juga bersifat sangat persisten terutama jika berada di dalam tanah.

•         Beberapa contoh insektisida dalam kelompok siklodiena adalah klordan, endrin, aldrin, heptaklor, dieldrin, dan endosulfan.  Beberapa senyawa dari kelompok ini penggunaanya telah dilarang karena beberapa hal seperti pelarangan penggunaan aldrin dan dieldrin karena terjadinya resistensi pada serangga, bahaya yang serius terhadap ekosistem perairan (toksisitas tinggi terhadap ikan).

•         Perbedaan dengan DDT dan HCH adalah siklodiena dapat terabsorpsi melalui kulit.  Keracunan kontak oleh kelompok siklodiena lebih berbahaya daripada DDT. LD50 DDT oral dan dermal sebesar 113 dan 2510 mg/kg, sementara dieldrin sebesar 46 dan 90 mg/kg.

•         Cara kerja siklodiena mirip dengan cara kerja lindan yaitu sebagai racun saraf (neurotoxic action) yang menyebabkan kejang-kejang daripada gejala gemetaran yang merupakan ciri khas keracunan DDT.

•         Siklodiena menghambat pembukaan saluran ion klorida yang dikendalikan GABA (gamma-amino butyric acid) pada sistem saraf yang menyebabkan aliran impuls saraf tidak terkendali.

•         Banyak anggota siklodiena yang bersifat fotoaktif, yaitu produk setelah terjadi konversi akibat penyinaran sinar matahari bersifat lebih toksik dan lebih persisten dibandingkan dgn senyawa awalnya seperti aldrin, dieldrin, heptaklor, dan endrin.

•         Klordan, heptaklor, aldrin, dieldrin, endrin, dan endosulfan dipasarkan dalam berbagai bentuk formulasi yang ditujukan untuk penggunaan di bidang pertanian dan rumah tangga.

INSEKTISIDA GOLONGAN PIRETROID

-Senyawa induk berasal dari bunga Tanacetum cinerariifolium (Chrysanthemum cinerariaefolium).

-Piretrin mempunyai efek knockdown yang cepat thd serangga, namun bersifat tdk stabil di lingkungan.

-Sedikitnya tdpt 6 senyawa yang mempunyai kekerabatan dengan piretrin.

-Awalnya untuk insektisida rumah tangga (sekarang juga masih berlaku) dan sedikit untuk pertanian.

-Negara-negara di Afrika sebagai penghasil utama bunga ini.

-Piretroid adalah versi sintetik yang dirancang lebih stabil di lingkungan.

-Aletrin merupakan piretroid yang disintetis pertama (1949).

ION DALAM SISTEM SARAF

•         Ion tidak bisa bebas keluar masuk melalui membran neuron karena terdapat dua lapis lipida

•         Konsentrasi ion di dalam dan luar membran berbeda, konsentrasi beberapa ion di dalam membran (K⁺ 140-400 mM, Na⁺ 5-20 mM, Ca²⁺ (0,04-0,1) x 10^-3, Cl^- mM; sementara di luar membran K⁺ 20 mM, Na⁺ 450 mM, Ca²⁺,160 Cl^- mM

 

CARA KERJA

-Piretrin dan piretroid bekerja pada saluran kecil yg melalui saluran tsb ion Na⁺ dipompa untuk menyebabkan eksitasi pada saraf.

-Insektisida ini akan mencegah menutupnya saluran ion Na⁺ sehingga menghasilkan transmisi impuls saraf yang terus menerus yang menyebabkan tremor/gemetaran dan kematian

-Target utama adalah sistem saraf pusat

-Tanda-tanda keracunan pada serangga dan manusia hampir sama yaitu banyak pergerakan, gemetaran, kejang yang akan diikuti oleh kelumpuhan dan kematian.

Pada mamalia Tipe I menyebabkan

 tremor pada seluruh tubuh, tipe II

pengeluaran air liur dan keringat.

Pad serangga gejala mirip atau

tidak begitu jelas perbedaannnya

METABOLISME

Rute paling utama adalah oksidasi, rute minor adalah hidrolisis.

-Bersifat lipofilik tetapi tidak tersimpan dalam jaringan lemak.

-Mudah terdegradasi menjadi senyawa yang mudah larut dalam air atau segera diekskresikan.

-Metabolisme pada serangga mirip dengan mamalia namun lebih lambat karena perbedaam sistem enzim.

GOLONGAN ORGANOFOSFAT

Merupakan salah satu golongan insektisida yang paling banyak digunakan sekarang ini.

Merupakan ester normal atau turunan amida asam fosfat (P) yang mengandung fosforil (P-O) dan atau tiofosforil (P-S).

Toksisitas tinggi pada serangga dan mamalia (dengan beberapa pengecualian) yang bekerja dengan menghambat kerja enzim kolinesterase.

Tahapan

Pembentukan kompleks Michaelis.

2.  Fosforilisasi enzim ---- penghambatan.

3.  Reaksi reaktivasi.

4.  “Aging” : terjadi hidrolisis namun akan

    berjalan sangat lambat.

Gejala Keracunan pada Serangga

Biasanya gejala keracunan dengan pola: gelisah, perangsangan berlebihan, gemetaran, kejang, lumpuh, dan mati

Gejala berjalan lambat dan kematian terjadi beberapa jam hingga 24 jam.

Keracunan akibat penghambatan asetilkholinesterase umumnya tidak reversibel.

Metabolisme

Dalam serangga atau mamalia dikonversi menjadi senyawa

 yang lebih aktif atau menjadi kurang aktif (detoksifikasi).

Ikatan P=S (tion) diubah menjadi P=O (okson) oleh enzim MFO 

           (mixed-function oxidase); P=O lebih aktif daripada P=S.

            - paraokson lebih aktif daripada paration.

             - malaokson lebih aktif daripada malation.

Enzim lain yang biasanya terlibat dalam konversi OP adalah

           glutation transferase, karboksiesterase, karboksiamidase, dll.

Turunan okson (P=O) lebih mudah terurai melalui reaksi

           hidrolisis menjadi metabolit yang tidak beracun dan segera

           dikeluarkan dari tubuh              

          

Laju metabolisme sebagai faktor penting untuk toksisitas pada

           mamalia, efikasi insektisida, persistensi, selektivitas,

           dan resistensi

Cara Kerja dan Gejala Peracunan oleh Insektisida

Senyawa          :           DDT, metoksiklor [kuliah sebelumnya]

Golongan        :           organoklorin (hidrokarbon berklor)

Cara kerja        :           racun saraf, modulator saluran ion Na+, berikatan dengan saluran ion Na+, menyebabkan penundaan penutupan saluran ion Na+  pada membran saraf

Gejala  :           hipereksitasi, gemetaran, kejang-kejang, lumpuh, mati.

Insektisida lain dengan cara kerja serupa:

Piretrin (alami), piretroid sintetik [kuliah sebelumnya]

Senyawa          :           lindan, siklodiena (endosulfan) [kuliah sebelumnya]

Golongan        :           organoklorin (hidrokarbon berklor)

Cara kerja        :           racun saraf, antagonis GABA, berikatan dengan saluran ion Cl-, menghambat pembukaan saluran ion Cl- pada membran pascasinapsis, yang meniadakan hambatan rangsang saraf.

Gejala  :           hipereksitasi, kejang-kejang, lumpuh, mati.

Insektisida lain dengan cara kerja serupa:

Etiprol, fipronil (golongan fenilpirazol/fiprol)

Senyawa          :           lindan, siklodiena (endosulfan) [kuliah sebelumnya]

Golongan        :           organoklorin (hidrokarbon berklor)

Cara kerja        :           racun saraf, antagonis GABA, berikatan dengan saluran ion Cl-, menghambat pembukaan saluran ion Cl- pada membran pascasinapsis, yang meniadakan hambatan rangsang saraf.

Gejala  :           hipereksitasi, kejang-kejang, lumpuh, mati.

Insektisida lain dengan cara kerja serupa:

Etiprol, fipronil (golongan fenilpirazol/fiprol)

Golongan        :           organofosfat dan karbamat

Cara kerja        :           racun saraf, menghambat enzim asetilkolinesterase dalam menguraikan asetilkolin sehingga asetilkolin tetap berikatan pada reseptornya dan tetap membuka saluran ion Na+ pada membran pascasinapsis sehingga terjadi perangsangan berlebihan..

Gejala  :           hipereksitasi, kejang-kejang, lumpuh, mati.

Senyawa          :           indoksakarb (gol. oksadiazin)

                        metaflumizon (gol. semikarbazon)

Cara kerja        :           racun saraf, berikatan dengan saluran ion Na+ dan menghalangi aliran ion Na+ melalui saluran ion tsb  pada akson saraf sehingga menghambat hantaran impuls saraf..

Gejala  :           hambatan fungsi saraf, lumpuh layu, mati.

Senyawa          :           nikotin dan neonikotinoid (imidakloprid [1], asetamiprid [2]. tiametoksam [3], dll.)

Cara kerja        :           racun saraf, agonis reseptor asetilkolin (ACh), berikatan dengan reseptor ACh pada membran pascasinapsis dengan efek seperti ikatan ACh dengan reseptornya sehingga terus membuka saluran ion Na+ pada membran pascasinapsis dan menimbulkan perangsangan terus-menerus.

Gejala  :           hipereksitasi, kejang-kejang, lumpuh, mati.

Senyawa          :           spinosad (spinosin A + spinosin D) [gol. laktona makrosiklik] dari aktinomiset Saccharopolyspora spinosa; spinetoram: campuran analog semisintetik dari spinosin J dan spinosin L

Cara kerja        :           racun saraf, aktivator alosterik pada reseptor asetilkolin (ACh), mengaktifkan reseptor ACh yang mengakibatkan terbukanya saluran ion Na+ pada membran pasca-sinapsis & menimbulkan perangsangan terus-menerus.

Gejala  :           hipereksitasi, kejang-kejang, lumpuh, mati.

Spinetoram:

campuran analog semisintetik dari spinosin J dan spinosin L

Senyawa          :           abamektin (campuran avermektin B1a dan B1b) [laktona makrosiklik], dari aktinomiset Streptomyces avermitilis

                        emamektin benzoat: analog semisintetik dari 

Cara kerja        :           racun saraf dan otot, aktivator saluran ion Cl^- yang mengakibatkan masuknya ion tsb ke bagian pascasinapis dan menimbulkan hambatan terhadap pembentukan action potential.

Gejala  :           lumpuh, mati.

Senyawa          :           pimetrozin (golongan azometin)

Cara kerja        :           racun saraf, mengganggu fungsi saraf yang mengatur perilaku makan pada kutu daun dan kutu kebul

Gejala  :           kutu daun dan kutu kebul tidak mampu menusukkan stiletnya pada jaringan tanaman, serangga berhenti makan, dan akhirnya mati.

Senyawa          :           turunan nereistoksin (kartap, bensultap, tiosiklam, 

Cara kerja        :           racun saraf, menghalangi saluran ion Na+ yang terkait reseptor asetilkolin (ACh) pada membran pascasinapsis yang mengakibatkan terhambatnya fungsi sistem saraf (terhambatnya hantaran impuls saraf).

Gejala  :           lumpuh, mati.

Senyawa          :           klorantraniliprol, flubendiamida (gol. diamida) 

Cara kerja        :           racun saraf dan otot, mengaktifkan reseptor rianodin dan membuka saluran ion kalsium di dalam retikulum sarkoplasma dari sel otot yang menyebabkan pelepasan ion kalsium secara berlebihan sehingga mengganggu pengaturan kontraksi otot  dan mengakibatkan kelumpuhan.

Gejala  :           serangga berhenti makan, kontraksi tubuh, tidak aktif, mati.

•         Cara Kerja Insektisida

Golongan         Bahan aktif              Cara kerja

Anorganik         Silika                         Racun fisik

Amidin              Amitraz                     Racun saraf, agonis pd reseptor

                                                            oktopamina

Asilurea            Diflubenzuron                       Penghambat sintesis khitin

Diasilhidrazin    Tebufenozida                        Agonis ekdison

Difenil               Etofenproks              Racun saraf, spt piretroid

Fenoksi              Silafluofen                Racun saraf, spt piretroid

Ditiol                 Dimehipo                  Racun saraf, antagonis pada

                                                             reseptor asetilkolin  (turunan

                                                            nereistoksin)

Pirol                   Klorfenapir                Racun respirasi sel

Tiadiazin           Buprofezin                Penghambat sintesis kitin

Tiourea              Diafentiuron              Racun respirasi sel

Triazin               Siromazin                  Penghambat perkembangan

Biologi              B. thuringiensis         Racun pencernaan

INSECT GROWTH REGULATOR

•         Pertumbuhan serangga: a-ekdison, b-ekdison, hormon juvenil (JH)

•         JH tinggi serangga muda, JH rendah pupa atau imago

•         Ekdison menginisiasi pergantian kulit

•         Ratusan disintesis hanya metopren dan hidropen yang baik

•         Juvabion sbg fitohormon dari Abies balsamea

•         Antagonis hormon dikenal anti-JH yg bekerja mencegah sintsis JH

•         Contoh prekosen I dan prekosen II

PENGHAMBAT SINTESIS KITIN

•         Sbg polisakarida-gula amino

•         Kitin merupakan komponen utama kutikula srg

•         Senyawa efektif akan mematikan serangga pada saat ganti kulit

•         Tidak mengintervensi enzim tapi menghambat sintesis DNA

SINERGIS

•         Senyawa tidak atau kurang beracun namun dapat menambah daya racun senyawa lain

•         Tipe kerja sinergis

•         Menghambat metabolisme oksidasi ( enzim MFO)

•         Menghambat metabolisme hidrolisis (enzim esterase atau hidrolase)

•         Pelepasan HCN dari organotiosianat oleh glutation S-transferase

•         Sebagai substrat alternatif

Fumigasi

Proses eradikasi/eliminasi OPT dengan memajankan OPT pada gas beracun di dalam suatu ruang tertutup yang kedap gas

Fumigan

Bahan kimia beracun, yang pada temperatur kamar dan tekanan udara normal, berada dalam fase gas yang dapat digunakan untuk membunuh serangga dan hama lain (tungau dan tikus)

FUMIGAN

•         Penggunaan untuk di tanah, rumah, gudang dll.

•         Senyawa dengan daya volatilisasi tinggi pada suhu ruang

•         Senyawa pada suhu dan tekanan tertentu berwujud gas dalam konsentrasi yang cukup untuk membunuh hama sasaran

•         Beberapa senyawa telah dikenal sebagai senyawa fumigan seperti HCN, CH₃Br, PH₃ (fosfin), CS₂, CCl₃NO₂ (kloropikrin), C₂H₄Br, CCl₄, dll

Hal penting yang harus diperhatikan dalam aplikasi fumigan:

1.      Sifat kimia dan fisika gas yang dipilih sebagai fumigan

2.      Waktu pemajanan untuk masing-masing konsentrasi

3.      Temperatur ruang fumigasi

4.      Kerentanan OPT sasaran dan fase perkembangan OPT pada saat fumigasi dilaksanakan

5.      Tingkat kekedapan “fumigation sheet”

6.      Berbagai aturan tentang keamanan yang harus diikuti

SENYAWA IDEAL UNTUK PENGENDALIAN HAMA GUDANG

•         Dapat membunuh hama dengan cepat namun aman terhadap manusia dan lingkungan

•         Memiliki efek residu selama jangka waktu yang diperlukan namun tidak meninggalkan residu pada komoditi yang disimpan melebihi BMR

•         Tidak mahal

•         Mudah digunakan

•         Tidak mempengaruhi aroma produk yang disimpan

•         Tidak merusak bangunan atau komponen bangunan yang ada

Fumigasi akan efektif jika:

1. Struktur yang kedap gas
2. Temperatur relatif hangat
3. Konsentrasi yang cukup
4. Waktu pemaparan yang cukup

Dua hal yang terakhir diarahkan untuk tercapainya tingkat mortalitas yang dapat diterima untuk fase hidup hama yang paling toleran terhadap fumigan

Toksisitas suatu fumigan bergantung pada:

Ø  Laju respirasi organisme sasaran

Ø  Laju respirasi bergantung pada temperatur

Ø  Fumigasi pada temperatur rendah memerlukan dosis yang lebih tinggi dan waktu pemaparan yang lebih lama

Keuntungan fumigasi

1. Berspektrum luas
2. Bekerja dengan cepat
3. Dapat menjangkau tempat-tempat yang sulit
4. Tidak meninggalkan residu
5. Biaya relatif murah
6. Dapat mengeliminasi hama

Kelemahan fumigasi

1. Sulit untuk membuat ruang fumigasi benar-benar kedap gas
2. Harus dilakukan jauh dari lingkungan permukiman
3. Biaya pengadaan peralatannya cukup mahal
4. Tidak ada perlindungan bagi komoditas setelah fumigasi selesai
5. Potensi merusak gas fumigan: korosif pada logam, dll.

Jenis-jenis fumigan yang dapat digunakan untuk perlakuan karantina:

•          Metil bromida (CH₃Br)

•          Sulfuril fluorida (SO₂F₂)

•          Fosfin (PH3)

CARA KERJA

•         Tergantung senyawa namun secara umum akan mengganggu sistem pernafasan serangga

•         Fosfin akan mengganggu proses respirasi sel yaitu menghambat fungsi enzim sitokrom C oksidase  di mitokondria

•         Metil bromida biasa dikatakan sebagai iritan. MeBr akan berikatan dengan gugus SH pada asam amino/protein sehingga dapat mengganggu fungsi enzim yang mengandung gugus SH

SEKILAS BAHAYA MeBr

•         Sebagai ozone depleting substance

•         Fungsi lapisan ozon sebagai filter sinar ultraviolet menjadi berkurang

•         Kerusakan lapisan ozon akan mengganggu kesehatan (kataraks), kanker kulit, mempengaruhi kehidupan biota laut dan ikan serta penurunan kekebalan tubuh

Fosfin

•         Merupakan bahan yang sangat toksik

•         Mudah meledak jika terkena air

•         Sangat mudah terbakar

•         Titik didih kurang dari 87 °C

•         Gas tidak berwarna

•         Konsentrasi letal 0.015 mg/l

•         Menyala pada 38 °C

•         Dapat bereaksi dengan logam mulia/tembaga dan menyebabkan korosi terutama pada temperatur dan kelembapan relatif tinggi

Pembenatukan gas fosfin (hydrospheric phosphorous)

•         AlP            + 3 H₂O           Al(OH)₃ + PH₃

•         Mg₃P₂       + 6 H₂O           3 Mg(OH) ₂ + 2 PH₃

STRATEGI LAIN

•         Radiasi sinar X, sinar g

•         Kemosterilan (afolat, afomida, afoksida)

•         Zat penarik (attractant)

•         Zat penolak (repellent)

•         Zat penghambat makan (antifeedant)

•         Umpan beracun

PESTISIDA  ALAMI

PESTISIDA

      Pestisida sintetik (synthetic pesticide)

      Pestisida alami (natural pesticide)

–        Pestisida biologi/hayati (bio-pesticide)

–        Pestisida metabolit

      Berasal dari mikroorganisme

      Berasal dari tumbuhan (pestisida nabati/botani)

Klasifikasi lain:

      Pestisida sintetik (synthetic pesticide)

      Pestisida alami (natural pesticide)

–        Pestisida biologi/hayati (bio-pesticide)

–        Pestisida nabati/botani

INSEKTISIDA BIOLOGI

      Insektisida yang bahan aktifnya adalah mikroorganisme seperti bakteri, cendawan, virus, nematoda, protozoa

      Umumnya bekerja secara selektif

      Memerlukan waktu yang lebih lama untuk mematikan inang

      Cara kerja bergantung pada jenis mikrobanya

Beberapa Contoh

      Protozoa

–        Amblyospora ------- nyamuk

–        Parathelohania ----- nyamuk

–        Nosema -------------- Helicoverpa armigera

      Bakteri

–        Bacillus thuringiensis ------- Berbagai spesies

–        Bacillus sphaericus ---------- nyamuk

–        Bacillus popilliae -------------- kumbang Popillia japonica

      Cendawan

–        Beauveria bassiana ---------- Lepidoptera, Col

–        Metarhizium anisopliae ---- Lepidoptera, Col

–        Coelomomyces ---------------- nyamuk

–        Verticillium lecanii -------------- kutu daun, trips

      Nematoda

–        Steinernema   ------------------ Lepidoptera, Col

–        Heterorhabditis  ---------------- Lepidoptera, Col

      Virus

–        Nucleopolyhedrovirus -- Helicoverpa armigera

Tahapan

   Skrining mikroorganisme

   Seleksi proses fermentasi yang efisien

   Pengembangan uji hayati

   Pengembangan formulasi

   Pengujian lapangan

   Pemasaran (persiapan registrasi, demplot, protokol aplikasi)

Apa itu insektisida nabati ?

Setiap bahan kimia (metabolit sekunder) tumbuhan yang mampu memberikan satu atau lebih aktivitas biologi, baik fisiologi maupun tingkah laku pada serangga hama dan memenuhi syarat untuk digunakan dalam pengendalian.

Dua kelompok besar senyawa tanaman

-Senyawa primer

- Senyawa sekunder

Pertahanan tanaman/tumbuhan

–      Secara fisik

–      Secara kimia

      Banyak berperan senyawa metabolit sekunder

      Jenis sangat bervariasi

      Contoh: terpenoid, alkaloid, flavonoid, dll

Beberapa Catatan Penggunaan Insektisida Nabati

Zaman Yunani dan Romawi klasik:

Ampas zaitun (Olea europea), bawang putih (Allium sativum),

untuk mengendalikan ulat dan belalang

1690: ekstrak tembakau untuk mengendalikan kepik jala

          (Tingidae) pada pohon pir di Perancis.

          Imidakloprid mirip dengan nikotin.

1800: tepung bunga piretrum digunakan sebagai insektisida

          Model untuk piretroid.

1848: akar tuba untuk mengendalikan hama di Malaysia.

          Hingga sekarang digunakan utk ikan.

1968: azadiraktin berhasil diisolasi.

Mengapa kembali ke insektisida nabati

•       Efek samping penggunaan insektisida sintetik

    pada berbagai aspek kehidupan

•       Implementasi  teknologi PHT yang lebih berwawasan lingkungan (implementasi UU no. 12/1992)

•       Semakin meningkat permintaan produk organik

     yang “mengharamkan” pestisida sintetik

•       Meningkatnya perhatian thd kesehatan lingkungan

•       Isu-isu internasional (Sanitary & Phytosanitary Measures) yang membatasi kadar residu pestisida pada produk ekspor/impor

Hal positif dari insektisida nabati

- Mudah terdegradasi di alam

- Relatif aman terhadap organisme bukan sasaran termasuk musuh alami hama (selektivitas)

- Dapat dipadukan dg komponen lain PHT (kesesuaian)

- Dapat memperlambat laju resistensi

- Komponen ekstrak dapat bersifat sinergis

- Pelaku agribisnis dapat menyiapkan sendiri untuk   beberapa jenis (kesinambungan)

- Ketahanan dalam berusaha tani dapat terjamin

Keterbatasan insektisida nabati

•         Persistensi singkat Ú perlu aplikasi berulang --- timing

•         Spektrum aktivitas terbatas

•         Ekstrak dg pelarut air tidak tahan lama --- segera digunakan

•         Beberapa ekstrak bekerja lambat  ----- perilaku pengguna

•         Untuk produksi massal:

     - sediaan bahan baku terbatas ----- upayakan kons.

       rendah dan campuran

     - biaya produksi relatif mahal ---- produksi sendiri

     - standar mutu tidak mudah karena kandungan bahan

       aktif dlm tumbuhan beragam ------ regulasi perlu

       disempurnakan

Pengembangan Insektisida Nabati

   Isolasi senyawa aktif sebagai senyawa model seperti golongan karbamat dan piretroid

   Penggunaan ekstrak tanaman dengan pelarut organik (dikembangkan oleh industri)

   Penggunaan ekstrak tanaman dengan pelarut air (dikembangkan oleh petani)

Tahapan

   Eksplorasi ------- lokasi, waktu, bagian tanaman

   Ekstraksi   ------- pelarut

   Uji hayati   ------- serangga sasaran

– Untuk teknologi sederhana bisa sampai tahap ini

– Untuk pengembangan dpt dilanjutkan

   Fraksinasi ------- metode terseleksi

   Isolasi      

Famili penting sebagai sumber insektisida nabati

l Acanthaceae          l Fabaceae (Leguminosae)

l Annonaceae           l Lamiaceae

l Arecaceae             l Meliaceae    

l Asteraceae                         l Piperaceae              

l Clusiaceae             l Simaroubaceae

l Euphorbiaceae      l Solanaceae

l Zingiberaceae        l Poaceae

           

Acanthaceae: Andrographis paniculata (sambiloto)

                         Andrografolida (penghambat makan)

Arecaceae: Acorus calamus (jeringau)

                     β-asaron (pemandul), eugenol (pemikat

Annonaceae:  Annona squamosa, A. muricata, A. glabra,

                        Polyalthia littoralis, P. lateriflora

Meliaceae: A. indica, A. odorata, S. mahogani

Asteraceae: Tanacetum cinerariifolium: efektif thd bbg

                       serangga, Ageratum sp. (anti JH)

Zingiberaceae: Curcuma spp., Zingiber spp

Fabaceae/Leguminosae: Tephrosia vogelii, Derris eliptica,

                                            Lonchocarpus spp.

Piperaceae: Piper betle, P.  retrofractum, P. longum

Beberapa cara kerja insektisida botani

   - Racun saraf:  piretrin (piretrum)

                             nikotin (tembakau)

                             piperisida (Piper spp.)

                             kavikol (lengkuas)

   - Racun respirasi: rotenon (akar tuba)

                                skuamosin (srikaya)

   - Penghambat fungsi hormon serangga (IGR):

                               azadiraktin (mimba)

   - Penghambat makan: triterpenoid (mahoni, suren)

•  Penghambat peneluran: akar wangi, nilam,

                                           limonin dari kulit jeruk

•  Zat pengusir: senyawa terpenoid dari Asteraceae,  

                          zodia, sereh wangi

•  Zat pemikat: metil eugenol dari selasih

                         dan cengkeh

•  Zat pemandul: β-asaron dari jeringau

•  Mematikan telur: Polyalthia littoralis

Contoh insektisida nabati

Piperisida (gol. piperamida/isobutilamida tak jenuh), dari Piper spp.

•     Cara kerja seperti piretrin, termasuk memiliki efek knockdown yg cepat.

Dilapiol (gol. fenilpropanoid/lignan) dari sirih hutan (Piper aduncum)

Piperisida dan dilapiol memiliki gugus metilendioksifenil sehingga berpotensi bersifat sinergis (lihat kuliah sebelumnya)

Contoh insektisida nabati

Rianodin (alkaloid) dari akar Ryania speciosa (Flacourtiaceae)

Racun saraf dan otot, mengaktifkan reseptor rianodin (lihat kuliah sebelumnya, golongan diamida)

     Rotenon (rotenoid/isoflavonoid),

     dari akar tuba (Derris elliptica)

     Racun respirasi sel (menghambat transfer elektron pada rantai transfer elektron di mitokondria)

 Skuamosin (asetogenin),dari biji srikaya (Annona squamosa)

Cara kerja seperti rotenon

Azadiraktin (limonoid), dari mimba (Azadirachta indica)

Penghambat fungsi hormon serangga (IGR).

Syarat untuk aplikasi

- Sebaiknya konsentrasi efektif cukup rendah yaitu ≤ 0,5 %

  utk ekstrak dg pelarut organik atau  ≤ 5-10% utk

  ekstrak air

- Tidak fitotoksik (merusak tanaman)

-  Aman thd musuh alami hama & organisme bukan sasaran lainnya

- Tumbuhan sumber insektisida nabati mudah didapatkan/ dibudidayakan utk kesinambungan

- Untuk produksi komersial, mutu harus terjamin

Contoh Penyiapan insektisida nabati

•          Serbuk tumbuhan + air, tanpa pemanasan ----

   direndam pada waktu tertentu spt semalaman

•          Serbuk tumbuhan + air, tanpa pemanasan -----

  + bakteri pengurai direndam pada waktu

   tertentu spt semalaman

•          Serbuk tumbuhan + air, dgn pemanasan

  (perendaman dalam air panas atau perebusan)

•          Serbuk tumbuhan + lerak/sabun + air (tanpa

   atau dgn perendaman air panas/perebusan)    

Penggunaan insektisida nabati dlm PHT:

•          Dalam aplikasinya harus tetap berpedoman pada asas-

  asas PHT (UU no. 12/1992 dan PP No 6/1995)

•          Ekstrak kasar lebih baik drpd senyawa murni

   Ú sinergisme & menekan resistensi

•          Insektisida nabati dlm bentuk campuran Ú

   menekan resistensi, sinergisme, & mengatasi

   keterbatasan bahan baku.

•          Penggunaan insektisida nabati secara berselang-seling Ú

   menekan resistensi, mengatasi keterbatasan bahan baku.

•         Tetap evaluasi kemungkinan timbul masalah buruk pada

  serangga berguna dan keamanan tanaman

•          Petani atau pelaku usaha agribisnis dianjurkan untuk

  memperbanyak tanaman sumber insektisida

•          Dukungan kebijakan pemerintah

•          Penyuluhan pertanian yang lebih inovatif dan partisipatif

                                                       

APLIKASI SEDERHANA

(sumber: Kardinan 2001)

Ramuan 1

   Daun mimba (8 kg), lengkuas (6 kg), serai (6 kg), deterjen (20 g) dan air (20 l)

    Untuk belalang, wereng cokelat, walang sangit, kutu, ulat, kutu daun, trips

Ramuan 2

    Daun sirsak (satu genggam), rimpang jeringau (satu genggam), bawang putih (10 siung), deterjen (20 g), air 20 l)

    Untuk wereng cokelat

Contoh Pengembangan Insektisida Nabati

Gambar  1  Perkembangan tingkat populasi larva P. xylostella yang diberi perlakuan

                   ekstrak biji S. mahogani dan Curacron 500  (profenofos)

DEGRADASI DAN FITOTOKSISITAS

Evaluasi gejala fitotoksisitas

kontrol

A. odorata : S. mahogani 7:3 0,5%

Fitotoksisitas

A. odorata : S. mahogani 1:1,  0,5%

A. odorata : S. mahogani 3:7, 0,5%

S. mahogani : T. tuberculata 7:3, 1%

EFEK SAMPING INSEJTISIDA

Pengertian

—  Toksisitas (daya racun) pestisida: kemampuan suatu pestisida untuk meracuni (menimbulkan pengaruh yang merugikan) organisme tertentu.

—  Bahaya pestisida: fungsi toksisitas dan potensi terpajan pada pestisida.

—  Risiko: peluang terjadinya bahaya keracunan pada organisme bukan sasaran akibat pajanan pestisida. 

—  Toksisitas akut: pengaruh meracuni atau merugikan yang timbul segera setelah pemajanan dengan dosis tunggal suatu pestisida, atau pemberian dosis ganda dalam waktu ± 24 jam.

—  Toksisitas kronik: pengaruh yang merugikan yang timbul akibat pemberian takaran harian berulang pestisida dalam jumlah sedikit atau pemajanan pada pestisida yang berlangsung selama sebagian besar rentang hidup suatu organisme (misal, mamalia), biasanya lebih dari 50%.  Periode pemajanan 2 tahun.

—  Toksisitas subkronik: pengaruh yang merugikan yang timbul akibat pemberian takaran harian berulang pestisida yang berlangsung selama sebagian kecil rentang hidup suatu organisme (misal, mamalia), biasanya tidak lebih dari 10%.  Periode pemajanan 3 bulan.

Dampak samping pestisida

—  Resistensi hama sasaran

—  Resurjensi hama sasaran

—  Ledakan populasi hama sekunder

—  Terbunuhnya musuh alami dan organisme bukan sasaran lain

—  Keracunan pada pengguna

—  Bahaya residu pada hasil panen

—  Pencemaran lingkungan secara umum (peracunan pada rantai makanan, pencemaran air tanah, dll.)

PENGARUH PADA SERANGGA HAMA

-RESISTENSI-

—  Resistensi:

    * kemampuan yang dapat diwariskan dari suatu organisme untuk mengatasi pengaruh yang merugikan dari suatu pestisida.

—  Serangga resisten:

    * populasi serangga suatu spesies yang biasanya peka terhadap suatu pestisida kemudian menjadi tidak dapat lagi dikendalikan dengan pestisida tersebut.

RESISTENSI (lanjutan)

-       Sifat/kemampuan yang dapat diturunkan  (dikendalikan oleh faktor genetika)

-       Seleksi alam

-       Tekanan terhadap populasi

-       Terjadi pada individu, ukuran pada populasi

-       Populasi serangga yang telah resisten dalam waktu yang cukup lama sulit kembali lagi menjadi serangga yang peka

Tanda-tanda resistensi di lapangan:

—  Pestisida yang semula efektif tidak dapat lagi digunakan untuk mengendalikan hama tertentu.

—  Peningkatan serangan patogen (terutama virus) yang ditularkan serangga yang biasanya dapat dikendalikan dengan pestisida (insektisida).

Penyebab lain kegagalan pengendalian kimiawi:

—  Waktu aplikasi kurang tepat.

—  Pengabaian petunjuk penggunaan.

—  Penggunaan insektisida yang sudah kadaluarsa.

—  Alat aplikasi yang kurang baik.

—  Cara aplikasi yang kurang tepat.

—  Cuaca kurang sesuai.

—  Air untuk pengenceran kurang baik (misal banyak mengandung kapur).

Catatan: insektisida yang digunakan tidak palsu.

Kasus Resistensi:

—  1908: kutu perisai apel Aonidiella aurantii terhadap belerang.

—  1948: lalat dan nyamuk thd DDT (mulai digunakan sekitar tahun 1945).

—  1953: Plutella xylostella di Lembang thd DDT (sampai 40x); sekarang telah resisten terhadap semua golongan insektisida sintetik.

—  1980-an: wereng cokelat Nilaparvata lugens di Indonesia resisten terhadap beberapa insektisida organofosfat dan karbamat.

—  Sekarang: > 500 spesies serangga dan tungau telah resisten terhadap insektisida/akarisida.

Jumlah serangga dan tungau resisten

hingga tahun 1990

Kelompok                                          Jumlah (%)

Hama pertanian                                     283 (56.1)

Hama kesehatan /ternak                        198 (39.3)

Serangga berguna                                    23 (4.6)

Jumlah   504

Tipe resistensi terhadap golongan insektisida:

- Resistensi silang, resistensi terhadap dua jenis/golongan insektisida yang berbeda dengan cara kerja atau proses penguraian yang sama.

- Resistensi ganda, resistensi thd lebih dari satu golongan insektisida dengan mekanisme resistensi yang berbeda.

Tipe resistensi dipandang dari proses/ sifat internal serangga:

- Resistensi fisiologi; pengikatan  senyawa dan degradasi

- Resistensi biokimia; enzimatik

- Resistensi morfologi

- Resistensi tingkah laku

Tolok Ukur Resistensi

Faktor resistensi (RF: resistance factor) atau nisbah resistensi (RR: resistance ratio)

                 LD50 populasi lapangan

       RF =

                  LD50 populasi standar

Hama kesehatan:  RF ≥ 10, resisten

Hama pertanian: RF ≥ 4, resisten

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Perkembangan Resistensi

Faktor genetika:

—  Jumlah alela resisten

—  Dominansi alela resisten

—  Kinerja dan interaksi alela resisten

—  Seleksi terdahulu oleh insektisida lain

—  Keterpaduan genom resisten dengan faktor kebugaran

Faktor biologi/ekologi:

—  Biologi:

    * Siklus hidup

    * Keperidian

    * Cara reproduksi (kawin, partenogenesis)

—  Perilaku/ekologi:

    * Isolasi, mobilitas, migrasi

    * Kisaran inang (monofag, polifag)

    * Tempat perlindungan

Faktor operasional:

—  Insektisida:

    * Sifat kimia

    * Hubungan dengan insektisida terdahulu

    * Persistensi

—  Aplikasi:

    * Ambang pengendalian

    * Cara aplikasi

    * Dosis aplikasi

Mekanisme Resistensi

—  Penurunan laju penetrasi melalui kutikula:

    * Kutikula makin tebal

    * Lapisan lilin makin tebal

—  Penurunan kepekaan bagian sasaran:

    * Kepekaan asetilkolinesterase menurun (resisten thd OP dan karbamat)

    * Jumlah saluran ion natrium di membran saraf menurun (resisten thd DDT dan piretroid)

—  Peningkatan penguraian/detoksifikasi:

    * Enzim oksidase (mixed-function oxidase) thd karbamat, OP, dan piretroid

    * Enzim glutation-S-transferase thd OP

    * Enzim esterase thd OP dan karbamat

Pengelolaan Resistensi

Pencegahan:

—  Dosis rendah

—  Menyisakan sebagian individu peka

—  Menurunkan frekuensi aplikasi

—  Menghindari formulasi slow-release

—  Aplikasi diutamakan pada serangga dewasa

—  Aplikasi lokal

—  Konservasi tempat perlindungan

—  Ambang pengendalian lebih tinggi

Pengelolaan Resistensi

Penjenuhan Mekanisme Resistensi:

—  Penggunaan sinergis

“Penyembuhan”/Serangan Ganda:

—  Campuran insektisida dengan cara kerja berbeda

—  Rotasi insektisida dengan cara kerja berbeda

PENGARUH PADA SERANGGA HAMA

-RESURJENSI-

Resurjensi:

 - Peningkatan populasi serangga setelah

 aplikasi insektisida

- Umumnya karena aplikasi konsentrasi/

dosis subletal

-Pandangan I:

Karena penurunan populasi musuh

  alami di lapangan

-Pandangan II :

Karena ada proses biokimia shg

meningkatkan keperidian serangga

  akibat dosis subletal

Faktor Pendorong Resurjensi

•       Varietas tanaman

•       Populasi musuh alami

•       Kondisi lingkungan

•       Jenis insektisida

•       Konsentrasi/dosis yang diaplikasikan

Contoh penting kasus resurjensi hama

Pada tahun 1980-an penggunaan insektisida yang intensif pada tanaman padi telah menimbulkan resurjensi hama wereng cokelat, Nilaparvata lugens di berbagai daerah di Indonesia

à 57 formulasi insektisida (sebagian besar berbahan aktif gol OP) dilarang digunakan pada tanaman padi dengan Inpres No. 3/1986 (masih berlaku sampai sekarang)

Ledakan Populasi Hama Sekunder

•         Hama yang semula tidak penting (tidak menimbulkan kerugian secara ekonomi) populasinya lama kelamaan meningkat akibat perlakuan insektisida terhadap hama lain (hama primer) yang membunuh musuh alami hama sekunder tersebut.

•         Aplikasi insektisida tsb juga menurunkan populasi serangga pesaing dari hama sekunder.

Contoh Ledakan Populasi Hama Sekunder

•       Di Kalifornia pada tahun 1960-an:

     Penggerek buah kapas, Pectinophora gossypiela, hama penting pada tanaman kapas, dikendalikan secara intensif dengan berbagai jenis insektisida sintetik.

     Insektisida tsb membunuh berbagai jenis musuh alami ulat Heliothis zea dan H. virescens yg saat itu bukan merupakan hama penting. Akibatnya, populasi H. zea dan H. virescens selanjutnya meningkat hingga tingkat yang merugikan secara ekonomi, dan statusnya meningkat menjadi hama penting.

Tolok Ukur Selektivitas

Nisbah selektivitas (SR: selectivity ratio)

                

       SR = LD50 organisme bukan sasaran

                  LD50 hama sasaran

Selektif minimal SR ≥ 2

PENGARUH PADA TANAMAN

Memperoleh makanan yang cukup, bergizi dan aman adalah hak setiap manusia

FAO/WHO International Conference on Nutrition  (Rome):  World Declaration on Nutrition, 1992

KETAHANAN PANGAN

•       Ketersediaan pangan (suplai)

•       Kemudahan akses

•       Keamanan pangan

– Bebas cemaran fisik

– Bebas cemaran biologi

– Bebas cemaran kimia -------- residu

1. Residu

    Senyawa asing yang tertinggal pada atau

    dalam produk pertanian

   - Mengganggu kesehatan (kanker, gangguan

     reproduksi, ginjal, hati.........kronis)

   - Mengurangi daya saing produk

   - Ukurannya BMR, ADI, PHI

   - Pencucian dan pemasakan mengurangi risiko

   - Prosesing mengurangi risiko

Faktor penyebab terjadi residu:

   √ Dosis/konsentrasi aplikasi berlebihan

   √ Waktu aplikasi terakhir sebelum  panen

   √ Persistensi insektisida

   √ Jenis tanaman (daun kedelai vs daun

      cabai, buah stroberi vs buah tomat)

   √ Penggunaan bahan tambahan

      terutama perekat

2. Fitotoksik

keracunan tanaman setelah aplikasi

insektisida/pestisida

Faktor penyebab:

- Kelebihan dosis/konsentrasi

- Kepekaan tanaman/bagian tanaman

- Formulasi (bahan tambahan)

- Kombinasi pestisida

- Kondisi pertanaman

- Kondisi cuaca

Pengaruh pada Manusia

•       Penyebab Keracunan:      

- Kecelakaan

- Kontaminasi makanan

- Penggunaan tidak tepat

•       Cara masuk ke tubuh manusia:

- mulut

- hidung

- mata

- kulit

Jenis Pemajanan:

    - Kontak langsung

     - Saat persiapan aplikasi                

     - Saat aplikasi

     - Memasuki areal yang diaplikasikan

     - Penyimpanan/gudang

    -Tidak langsung

     - residu

Karena:           

- kecerobohan

- pengetahuan yang rendah

SUMBER TERJADI KERACUNAN

Pada pembuatan sediaan pestisida

- Jumlah pestisida

- Jenis air

- Cara pencampuran

- Alat yang digunakan

- Kelengkapan keamanan

Pada waktu aplikasi

 - Pakaian pelindung

 - Teknik Penyemprotan

 - Prediksi arah angin

- Pakaian pelindung

- Kegiatan lain yang dilakukan

Setelah Aplikasi

- Pencucian alat semprot

dan pakaian

  - Penanganan bekas pestisida

  - Penyimpanan pestisida

TINDAKAN PERTOLONGAN PERTAMA

Pestisida tertelan

  - usahakan pemuntahan

  - berikan karbon aktif (norit)

  - bawa ke dokter

                   

 Pestisida terkena kulit

bersihkan sesegera mungkin bagian yang terkontaminasi

gunakan sabun dan bilas berulang-ulang

Pestisida terkenan mata

- Cuci segera mata pada air mengalir

- Tutup mata dengan kain bersih

- Jika masih terasa sakit, ke dokter

 Pestisida lewat pernapasan

- Jauhi sumber racun

- Kendorkan pakaian untuk pernapasan

- Bila gawat, bawa ke dokter

PENGARUH PADA EKOSISTEM

-sebab dan akibat-

Lingkungan perairan:         

- Aliran air ------- penggunaan air oleh

                            masyarakat

- Air tanah ------- Sumber air tanah

- Mikroorganisme perairan

- Organisme perairan lainnya (ikan, dll)

Lingkungan daratan (faktor yg berpengaruh):    

     - Jenis tanah (kandungan pasir, liat)

     - Humus/bahan organik

     - Mikroorganisme tanah (pengurai)

     - Porositas tanah (sumber air tanah)

     - Kemiringan tanah (aliran run off, dll)

     - pH, kelembapan, dan suhu tanah

Waktu paruh beberapa insektisida di dalam tanah          

Pestisida            Perkiraan waktu paruh

Organoklorin

   DDT                 3-10 tahun

   Dieldrin            1-7 tahun

   α-endosulfan               60 hari

   Lindan              20-50 hari

   Metoksiklor      120 hari

   Toxaphene        10 tahun

Organofosfat

   Asefat              3 hari

   Klorpirifos        36-46 hari

   Diazinon           11-21 hari

   Dimetoat          2-4 hari

   Malation          4-6 hari

Karbamat

   Karbaril            7-28 hari

   Karbofuran       26-110 tahun

Piretroid

   Deltametrin      11-19 hari

   Esfenvalera    75 hari

   Sihalotrin          7-21 hari

   Sipermetrin      4-12 hari

Neonikotinoid

   Asetamiprid     1-2 hari

   Imidakloprid               8-48 hari

   Tiametoksam   11-26 hari

Juvenoid (analog JH)

   Metopren          10 hari

Asilurea

   Diflubenzuron   <7 hari

Tiadiazin

   Buprofezin    80-104 hari

Turunan nereistoksin

   Bensultap        3-35 hari

   Kartap hidroklorida   3 hari

Pirol

   Klorfenapir   1.4 tahun

Pirazol

   Fipronil         18-308 hari

Lingkungan udara:  

- Cara aplikasi

- Pencucian (air hujan)

- Sinar matahari (dekomposisi)

- Lapisan ozon

Faktor-faktor yang berpengaruh pada

bioakumulasi

Kelarutan dalam lemak

Metabolisme

Kebiasaan makan

Perilaku dan relung ekologi (ecological niche)

Pengelolaan Pestisida dalam PHT

-dari perencanaan hingga evaluasi-

Perencanaan

- Ambang ekonomi

- Sasaran

- Musuh alami

- Jenis pestisida

- Cara kerja

Persiapan

- Penyimpanan

- Dosis/konsentrasi

- Alat aplikasi

- Pelindung

- Kondisi kesehatan

- Lingkungan

Aplikasi

Teknik aplikasi

- Waktu

- Peliputan

- Ukuran

- Distribusi

- Volume

Evaluasi

Biologi

- Fisik

- Lingkungan

Evaluasi

Serangan OPT menurun

   - luas serangan

  - intensitas serangan

  - populasi

Tidak ada kerusakan pada tanaman

   - daun

   - buah

Keberadaan organisme lain

   - serangga penyerbuk

   - musuh alami

Residu Pestisida pada produk

    - buah

    - daun