Penggunaan pestisida untuk mengendalikan penyakit tanaman yang hidup di tanah mempengaruhi mikroorganisme yang menguntungkan yang diperlukan agar nutrisi dapat beredar dan karenanya membatasi kesuburan tanah. Dengan demikian, kebutuhan akan cara yang lebih ramah lingkungan untuk mengendalikan penyakit tanaman berkembang. Alternatif potensial untuk pestisida sintetis yang menguras biodiversity dan kesuburan tanah adalah gas ozon: zat oksidasi yang kuat yang dapat membunuh mikroorganisme tanpa menimbulkan dampak buruk pada lingkungan.
Tanah adalah modal alam, yang menurut definisi 'merupakan persediaan ekosistem alami yang menghasilkan arus barang atau jasa ekosistem yang berharga ke masa depan'. Ini berarti bahwa tanah adalah persediaan yang dapat menyediakan aliran produksi tanaman, dan aliran ini dapat dipertahankan tanpa batas waktu. Tanah juga menyediakan banyak layanan sebagai sistem termasuk anchorage dan dukungan tanaman, serta pembongkaran dan mineralisasi limbah puing-puing (limbah) yang memberikan nutrisi yang tersedia bagi tanaman dan siklusnya terus berlanjut. Aliran layanan ini mensyaratkan bahwa tanah berfungsi sebagai sebuah sistem, dan keberlanjutannya bergantung pada keanekaragaman hayati.
TDia menggunakan pestisida sintetis dalam pengobatan hama tanah (organisme penyebab penyakit), terutama fumigan penyaringan spektrum luas dan tanah (misalnya metil bromida) mempengaruhi fauna dan flora tanah (yaitu mikroorganisme bermanfaat yang bukan hama, atau non- penyebab penyakit). Hal ini mengganggu proses siklik yang membuat tanah menjadi sistem fungsional dan modal alam. Di antara mikroorganisme menguntungkan yang paling penting adalah yang melakukan proses berikut: mineralisasi dan / atau transformasi nutrisi (misalnya nitrobacteria dan nitrozomonas yang mengubah bentuk kimia nitrogen dan membuatnya tersedia untuk tumbuhan); fiksasi nutrisi ke dalam tanah (misalnya bakteri pengikat nitrogen); mobilisasi nutrisi dan aerasi tanah (misalnya cacing tanah); dan mereka yang memainkan peran simbiosis dengan akar tanaman membantu penyerapan nutrisi (misalnya rhizobacteria, jamur mikoriza). Rusaknya pestisida sintetis juga melampaui lokasi aplikasi mereka. Residu pestisida dan produk sampingan yang tersimpan di alam dapat diangkut dengan air, udara, tanah dan hewan ke tempat yang tidak diinginkan dimana mereka dapat terus membahayakan lingkungan.
Proses tanah mungkin tidak terganggu saat pestisida pertama kali diterapkan karena tanah memiliki tingkat ketahanan tertentu. Ketahanan membantu tanah pulih dari kerusakan pestisida dan terus memberikan layanan ekologi. Ketahanan tergantung pada keragaman biota tanah, bersama dengan karakteristik tanah lainnya seperti tekstur, struktur dan kandungan bahan organik. Stok kesuburan tanah dan layanan menjadi terancam bila turunnya keanekaragaman hayati dan turunnya ketahanan.
Ketika penyakit tanaman diobati dengan pestisida sintetis, organisme penyebab penyakit dan mikroorganisme yang menguntungkan terbunuh. Dengan penurunan mikroorganisme yang menguntungkan, organisme penyakit dapat tumbuh tak terkendali dan menyebabkan pertumbuhan tanaman lebih banyak. Ketergantungan yang terus-menerus terhadap pestisida sintetis dapat mengganggu sistem pengendalian biologis alami dan dapat dikaitkan dengan wabah hama, pengembangan resistensi yang luas, efek buruk pada organisme non-target, dan efek yang merugikan pada lingkungan dan kesehatan manusia. Saat pestisida digunakan, kebutuhan akan pestisida tumbuh dari waktu ke waktu untuk mengendalikan hama, sementara kesuburan tanah dan penurunan produktivitas turun. Dengan kata lain, penggunaan pestisida sintetis dianggap sebagai umpan balik penguat yang memperkuat, dimana efek buruknya bertambah parah dan stoknya habis (Gambar 1). Untuk mengimbangi dampak negatif ini, intervensi pemulihan dengan menyeimbangkan umpan balik (umpan balik negatif yang mengimbangi efek penggunaan pestisida terhadap persediaan) harus digunakan untuk memperkuat stok dan untuk menstabilkan keanekaragaman dan produktivitas tanah. Intervensi penyeimbang yang ideal bisa menjadi kontrol hama di bawah ambang kerusakan, tanpa merusak keseimbangan mereka dengan mikroorganisme yang menguntungkan (yang menghabiskan keanekaragaman hayati tanah).
Figure 1: The system interactions of soil biodiversity
Topik penelitian saya adalah tentang menyelidiki potensi gas ozon (O3) untuk mengobati patogen tanah dan untuk meningkatkan keberlanjutan produktivitas tanah. Ozon dipilih berdasarkan karakteristiknya sebagai oksidan kuat dengan sifat kuman yang kuat, dan mengingat telah berhasil diimplementasikan dengan berbagai patogen termasuk virus, bakteri, jamur, protozoa dan metazoa. Hal ini sering digunakan untuk mendisinfeksi air minum dan air limbah, dan mendisinfeksi kapal pemberat karena sifat oksidasinya. Ozon juga telah diterapkan untuk mencegah jamur pada jagung yang tersimpan, dan untuk menurunkan mikotoksin. Pengolahan pascapanen buah dan sayuran dengan gas ozon atau ozonated water menginaktivasi patogen dan mikroorganisme pembusukan. Selama proses ozonasi, mikroorganisme yang menguntungkan dan organisme penyebab penyakit terpengaruh. Namun, tingkat di mana ozon diperlukan untuk membuat hama tanah terkendali tidak perlu mencapai tingkat sterilisasi tanah yang lengkap. Tujuan ozonasi tanah hanyalah untuk membawa populasi organisme penyakit menjadi seimbang dengan mikroorganisme yang bermanfaat.
Berbeda dengan metode desinfeksi dan pestisida sintetis lainnya yang digunakan dalam pengendalian hama, penggunaan ozon sebagai agen desinfeksi memiliki keuntungan sehingga tidak menimbulkan polutan, karena dekomposisi yang cepat hanya menghasilkan oksigen. Ini berarti bahwa tidak ada bahaya sekunder yang diberikan pada keanekaragaman hayati tanah melalui racun residu, berbeda dengan pestisida sintetis. Selain itu, ozon memiliki waktu paruh yang pendek di dalam tanah - dalam urutan menit - sebelum terurai menjadi oksigen. Satu-satunya kekurangan penggunaan ozon dalam perawatan tanah adalah bahaya kesehatannya pada penambah jika terhirup. Hal ini dapat dengan mudah dihindari dengan menggunakan masker pelindung yang tepat dan pelatihan yang sesuai.
Tiga patogen dipilih untuk penelitian ini berdasarkan kepentingan ekonominya, dan varietas yang mereka wakili: nematoda parasit tanaman, yaitu cacing bulat mikroskopis yang menyebabkan kehilangan hasil panen yang parah; Phytophthora sojae, penyakit kedelai utama yang menyebabkan akar dan batang busuk; dan Fusarium oxysporum, yang menyebabkan layu Fusarium, penyakit penting secara ekonomi dalam sistem hidroponik.
Gas ozon dihasilkan oleh pelepasan korona dari oksigen atau udara dan dikirim ke reaktor termasuk sampel tanah dengan organisme penyakit yang ditargetkan (Gambar 2). Sampel diobati dengan jumlah ozon yang berbeda pada dua suhu yang berbeda untuk menilai efek dosis dan suhu pada seberapa baik ozon memperlakukan penyakit tanah.
Temuan penelitian ini dengan jelas menunjukkan bahwa ozon dapat menjadi alternatif yang efisien dan berkelanjutan terhadap pestisida sintetis, termasuk fumigan gas, nematisida, fungisida, dan perlakuan layu Fusarium. Gas ozon bisa diaplikasikan melalui fumigasi di bawah terpal, seperti penerapan metil bromida. Ozonasi tanah dapat diadopsi dalam pertanian organik, dan mungkin cocok untuk digabungkan dengan praktik budaya, pengelolaan hama terpadu dan penanganan varietas hama tahan yang diperlukan dan dapat diterapkan. Ini adalah hasil yang menjanjikan untuk sistem keanekaragaman hayati tanah, di mana perlakuan ozonasi tanah terbukti menjadi pengontrol hama tanah yang layak, tanpa memberantas organisme tanah yang bermanfaat. Oleh karena itu, ozonasi bisa menjadi intervensi dengan efek umpan balik keseimbangan pada persediaan keanekaragaman hayati tanah, dan membantu menjaga keberlanjutan produktivitas tanah.
Nahed Msayleb is a 2010 fellow of the Fulbright Science & Technology Award, from Lebanon, and a PhD Candidate in Sustainable Agriculture at Iowa State University at Ames, in the department of Agricultural and Bio-systems Engineering.
Hello, my name is Jack Sparrow. I'm a 50 year old self-employed Pirate from the Caribbean.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar