EPIDEMIOLOGI PENYAKIT TUMBUHAN Edisi, 2, oleh Firdaus Rivai Hak Cipta © 2014 pada penulis GRAHA ILMU Ruko Jambusari 7A Yogyakarta 55283 Telp: 0274-889398; Fax: 0274-889057; E-mail:
[email protected] Hak Cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memperbanyak atau memindahkan sebagian atau seluruh isi buku ini dalam bentuk apa pun, secara elektronis maupun mekanis, termasuk memfotokopi, merekam, atau dengan teknik perekaman lainnya, tanpa izin tertulis dari penerbit. ISBN: 978-602-262-263-5 Cetakan ke I, tahun 2014
KATA PENGANTAR
B
encana kelaparan di Irlandia sekitar pertengahan abad ke-19 akibat wabah penyakit busuk daun pada kentang yang memakan korban sekitar satu setengah juta penduduk, telah memicu kelahiran fitopatologi atau ilmu penyakit tumbuhan sebagai sebuah ilmu. Ketekunan para pakar sesudah itu mengembangkan ilmu baru ini, telah berhasil menemukan dan memberi deskripsi berbagai patogen yang menyebabkan beraneka penyakit pada bermacam-macam tumbuhan. Sampai pertengahan abad lalu data mengenai penyakit tumbuhan berikut dengan patogen penyebabnya sudah bertumpuk-tumpuk yang tentu saja sangat banyak manfaatnya. Inilah yang disebut fase deskriptif perkembangan fitopatologi dengan ciri pendekatan ilmu secara individual, baik terhadap individu patogen, individu tumbuhan, maupun terhadap individu penyakit itu sendiri. Sekitar tahun 1960, ketika para ahli penyakit tumbuhan memperluas bidangnya dari yang bersifat deskriptif di atas sampai mencakup taraf dinamika populasi penyakit dan populasi patogen, maka mulai pulalah dimasuki fase kedua perkembangan fitopatologi, yaitu fase dinamikakuantitatif. Pada fase kedua ini pengukuran kuantitatif memainkan peranan penting, dan sejalan dengan itu pendekatan terhadap ilmu ini pun bergeser dari yang sebelumnya bersifat individual ke arah pendekatan populasi. Penyakit ataupun patogen tidak lagi dilihat atau dibahas pada tingkat individu, akan tetapi terhadap totalitas populasinya yang berkembang menjadi epidemi penyakit tumbuhan. Epidemiologi penyakit tumbuhan, sebetulnya, adalah bagian penting ilmu penyakit tumbuhan atau fitopatologi, yang khusus membahas perkembangan epidemi penyakit di dalam dimensi waktu dan ruang. Dinamika populasi penyakit tumbuhan diukur secara kuantitatif di dalam dua dimensi tersebut, dan baru kemudian dianalisis menurut model matematika yang relevan. Jelas sudah, matematika berikut dengan statistika sebagai bentuk khususnya, merupakan sokoguru sekaligus menjadi komando dan alat utama pengembangan ilmu ini.
vi
Epidemiologi Penyakit Tumbuhan Edisi 2
Buku ini direncanakan terutama untuk para pembaca yang mendalami masalah fitopatologi dasar sebelumnya. Namun, beberapa topik tentu saja dapat dimanfaatkan oleh para peneliti atau peminat epidemiologi penyakit tumbuhan. Akibat logis dari perkembangan ilmu dan teknologi yang sangat pesat belakangan ini adalah banyaknya metode, model maupun definisi dalam lingkup ekologi yang perlu diadopsi, disamping dalam lingkup epidemiologi sendiri banyak pula hal-hal seperti itu yang perlu direvisi, diganti atau ditinggalkan sama sekali. Semuanya itu telah penulis cermati dan perhatikan demi kesempurnaan buku ini. Demikian pula mengenai penggunaan istilah teknis yang selalu berkembang, baik jumlah, jenis, maupun maknanya. Syukur alhamdulillah, dalam rangka menyelesaikan penulisan buku ini, hampir seluruh masalah seperti itu telah dapat penulis atasi atau dicarikan solusinya berkat bantuan, nasehat, dan petunjuk dari kolega dan sejawat serta para ahli lainnya dalam bidang ini. Di samping itu, atas usul berbagai pihak, penulis juga menggunakan buku Glossarium Biologi, terbitan Departemen Pendidikan dan Kebudayaan tahun 1993, sebagai pedoman penggunaan istilah khusus. Kemudian, pada kesempatan ini izinkanlah penulis menghaturkan ribuan terima kasih dan penghargaan yang tidak berhingga kepada UPI Press dan Penerbit Universitas Baiturrahmah yang mengizinkan penulis untuk menerbitkannya kembali dalam edisi 2. Sdr. H. Herman Nawas, B.A., Ketua Yayasan Perguruan Tinggi Komputer Padang yang dengan tulus dan tanpa pamrih telah berkenan memikul semua biaya, cetakan pertama buku ini tahun 2005, mulai dari penyempurnaan penulisan naskah sampai buku tersebut diterbitkan. Keikhlasan beliau memberi bantuan finansial kepada sepuluh orang dosen senior dari dua universitas negeri di Sumatera Barat untuk menulis sepuluh buku seperti ini dalam berbagai bidang, pantas dipuji dan dihargai. Semoga jenis uluran tangan yang langka ini dapat diikuti oleh para dermawan lainnya. Pada dasarnya buku ini berisi beberapa definisi dan metode serta latihan sedemikian rupa, sehingga memudahkan atau lebih memperluas pemahaman pembaca. Beberapa kesalahan atau kekeliruan penampilan gambar, tabel atau persamaan matematika telah dikoreksi seperlunya. Akhirnya, layaknya sebuah karya, apalagi sifatnya tidak pula monumental, tentu saja tidak terbebas dari kesalahan dan kejanggalan, sehingga dengan demikian sangat diharapkan sekali saran dan masukan pembaca untuk penyempurnaannya. Semoga buku yang sederhana ini bermanfaat bagi para pembaca dan kita semua. Terima kasih. Padang, Juli 2014
Penulis, Firdaus Rivai
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ...............................................................................................................
v
DAFTAR ISI ...........................................................................................................................
vii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................................................
ix
DAFTAR TABEL ......................................................................................................................
xi
I
PENDAHULUAN .........................................................................................................
1
II
EPIDEMI PENYAKIT UTAMA....................................................................................... 2.1 PENDAHULUAN ................................................................................................. 2.2 RIWAYAT EPIDEMI PENYAKIT ............................................................................. 2.3 WABAH DI NEGARA BERKEMBANG ................................................................... 2.4 ARAH PERKEMBANGAN KE DEPAN....................................................................
11 11 12 15 18
III
UNSUR EPIDEMI PENYAKIT ....................................................................................... 3.1 PENDAHULUAN ................................................................................................. 3.2 TUMBUHAN INANG ........................................................................................... 3.3 PATOGEN ............................................................................................................ 3.4 LINGKUNGAN .................................................................................................... 3.5 WAKTU................................................................................................................ 3.6 MANUSIA ............................................................................................................ 3.7 RUANG................................................................................................................ 3.8 POPULASI ............................................................................................................ 3.9 STRUKTUR EPIDEMI ............................................................................................
21 21 23 25 31 35 35 36 37 39
IV
PENGUKURAN PENYAKIT TUMBUHAN .................................................................... 4.1 PENDAHULUAN ................................................................................................. 4.2 PENGUKURAN PENYAKIT ................................................................................... 4.3 PENGUKURAN PATOGEN ..................................................................................
41 41 41 78
viii
Epidemiologi Penyakit Tumbuhan Edisi 2
V
PERKEMBANGAN PENYAKIT TUMBUHAN ................................................................ 85 5.1 PENDAHULUAN ................................................................................................. 85 5.2 MODEL ................................................................................................................ 85 5.3 LAJU PERUBAHAN PENYAKIT ............................................................................. 94 5.4 KONSEP AWAL MODEL PENYAKIT ..................................................................... 96 5.5 MODEL PERKEMBANGAN PENYAKIT ................................................................. 105 5.6 PENENTUAN KETEPATAN MODEL...................................................................... 126 5.7 BEBERAPA HAL YANG PERLU DIPERHATIKAN ................................................... 135
VI
PENYEBARAN PENYAKIT TUMBUHAN ...................................................................... 6.1 PENDAHULUAN ................................................................................................. 6.2 PEMENCARAN PATOGEN ................................................................................... 6.3 GRADIEN PENYEBARAN DI UDARA ................................................................... 6.4 POLA RUANG PENYAKIT .................................................................................... 6.5 FAKTOR RUANG DAN WAKTU .......................................................................... 6.6 DINAMIKA RUANG PATOGEN ...........................................................................
147 147 147 159 173 188 191
VII
PERKIRAAN KEHILANGAN HASIL .............................................................................. 7.1 PENDAHULUAN ................................................................................................. 7.2 JENIS KEHILANGAN HASIL .................................................................................. 7.3 KEHILANGAN HASIL BAKU ................................................................................ 7.4 HUBUNGAN ANTARA PENYAKIT DAN KEHILANGAN HASIL ........................... 7.5 TAKSIRAN KEHILANGAN HASIL ......................................................................... 7.6 BEBERAPA CATATAN ..........................................................................................
193 193 194 196 198 206 209
VIII
PERAMALAN PENYAKIT ............................................................................................. 8.1 PENDAHULUAN ................................................................................................. 8.2 DASAR PERAMALAN ........................................................................................... 8.3 PERAMALAN DAN PERTUMBUHAN ................................................................... 8.4 SISTEM PERAMALAN JOHNSON .........................................................................
217 217 218 223 224
IX
PENGUMPULAN DAN ANALISIS DATA ..................................................................... 9.1. PENDAHULUAN ................................................................................................. 9.2. PERCOBAAN ....................................................................................................... 9.3. PENARIKAN SAMPEL ........................................................................................... 9.4. ANALISIS DATA ...................................................................................................
233 233 234 239 246
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................................ 247 GLOSARIUM ......................................................................................................................... 267 INDEKS
............................................................................................................................
275
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1
Konsep piramida penyakit ................................................................................
22
Gambar 3.2
Daur infeksi penyakit karat kopi (Agrios, 1988) ...............................................
26
Gambar 3.3
Waktu yang dibutuhkan satu daur infeksi Erysiphe graminis (Kranz, 1974) .......
26
Gambar 3.4
Sketsa rantai infeksi jamur patogen tular tanah (Gilligan, 1987) ........................
27
Gambar 4.1
Diagram area baku severitas penyakit (%) pada berbagai bagian tumbuhan ......
68
Gambar 4.2
Diagram baku severitas penyakit karat pada daun gandum ...............................
69
Gambar 4.3
Diagram baku severitas penyakit blobor bercak pada daun bibit gandum dengan menggunakan indeks penyakit (Fetch et al, 1999) ................................
70
Gambar 4.4
Diagram baku severitas penyakit gosong pada tongkol jagung ..........................
70
Gambar 4.5
Contoh empat tangkai daun dengan pola gejala penyakit dan severitas aktual yang berbeda (3%, 7%, 29%, 49%) yang dimunculkan pada layar monitor secara acak (Nutter, 1997) ................................................................................
71
Gambar 5.1
Derivasi laju perubahan Y terhadap X ..............................................................
95
Gambar 5.2
Kurva model eksponensial perkembangan intensitas penyakit (x) menurut waktu (t)........................................................................................................... 107
Gambar 5.3
Kurva model monomolecular perkembangan intensitas penyakit (x) menurut waktu (t)........................................................................................................... 109
Gambar 5.4
Kurva model logistik pada perkembangan intensitas penyakit (x) menurut waktu (t)........................................................................................................... 115
x
Epidemiologi Penyakit Tumbuhan Edisi 2
Gambar 5.5
Kurva model Gompertz perkembangan intensitas penyakit (x) menurut waktu (t) ..................................................................................................................... 117
Gambar 5.6
Perbandingan grafik model mono-molekular, logistik dan Gompertz (Xu, 2006) ............................................................................................................... 119
Gambar 5.7
Dua kurva model log-logistik perkembangan intensitas penyakit (x) menurut waktu (t)........................................................................................................... 120
Gambar 5.8
Dua Kurva Model Richards (M =2,7) Perkembangan Intensitas Penyakit (X) menurut Waktu (T) ........................................................................................... 121
Gambar 5.9
Perkembangan intensitas penyakit (x) menurut waktu (t) dan ABKPP ................ 125
Gambar 5.10 Perkembangan Penyakit Busuk Daun Kentang pada Empat Varitas (Fry, 1980. dalam Campbell dan Madden, 1990) ............................................................... 128 Gambar 5.11 Pengaruh berbagai tindakan pengendalian terhadap intensitas penyakit (Zadoks dan Schein, 1979) ............................................................................... 139 Gambar 6.1
Karakteristik aliran udara terhadap pembebasan spora (Aylor, 1978) ................. 152
Gambar 6.2
Tipe dua dimensi pola ruang penyakit tumbuhan ............................................. 163
Gambar 6.3
Pola ruang penyakit ......................................................................................... 174
Gambar 6.4
Peta pola ruang dua dimensi mikrosklerotia Verticillium di tanah kering (Xiao et al., 1997)............................................................................................. 179
Gambar 6.5
Peta pola ruang tiga dimensi (Xu et al. 1998) .................................................... 179
Gambar 6.6
Beberapa tipe pola kedekatan petak yang digunakan pada analisis otokorelasi ruang. Baris tumbuhan mengarah vertikal......................................................... 186
Gambar 6.7
Peta Pola Ruang-Waktu (Spatio-Temporal Pattern) Semak Blueberry yang Dijangkiti Penyakit Virus (Bristow et al, 1999) .................................................. 190
Gambar 7.1
Skema jenis kehilangan atau kerugian hasil (Zadoks dan Schein, 1979) ............ 196
Gambar 7.2
Berbagai jenis hasil dan kehilangan hasil (Chiarappa, 1971) ............................. 198
Gambar 8.1
Hubungan periode kelembaban nisbi, tinggi dan rerata suhu pada periode tersebut terhadap kemungkinan infeksi dan nilai severitas kentang (MacKenzie, 1981) ........................................................................................... 225
Gambar 8.2
Hubungan lama kebasahan daun dan suhu terhadap kemungkinan munculnya kudis apel (Johnson, 1987). ....................................................................... 226
Gambar 9.1
Interferensi antarpetak ...................................................................................... 236
