## Penggunaan Metode Gelombang Mikro dalam Pengendalian Patogen
Terbawa Benih Jagung Manis ( Zea Mays Saccharata )
Alvita Sekar Sarjani 1 , Putri Mian Hairani 2 , Tri Endrawati 3
1,3 Agroteknologi, Universitas Islam Balitar, Jl. Majapahit No 2-4, Blitar, Indonesia
2 Agroekoteknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Bengkulu E-mail : alvitasarjani92@gmail.com

## Abstrak
Infeksi  cendawan  patogen  pada  jagung  bisa  terjadi  secara  langsung  atau  melalui  benihnya. Selain  itu,  cendawan  patogen  pada  benih  yang  tumbuh  dapat  menyebabkan  penyakit  selama perkecambahan  atau  pada  tanaman  dewasa,  yang  berdampak  pada  penurunan  hasil  produksi. Sehingga  perlu  inovasi  dalam  pengendalian  patogen  terbawa  benih  salah  satunya  dengan menggunakan  gelombang  mikro.  Gelombang  mikro  mencakup  frekuensi  antara  300  MHz  dan  300 GHz dalam spektrum gelombang elektromagnetik, yang diterapkan dalam teknologi sterilisasi melalui prinsip  pemanasan  dielektrik.  Aplikasi  praktis  gelombang  mikro  pada  benih  meliputi  pengendalian patogen  terbawa  benih  dan  pemeliharaan  mutu  fisiologis  benih.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk mengevaluasi  efektivitas  gelombang  mikro  dalam  sterilisasi  benih  serta  pengaruhnya  terhadap kualitas  fisiologis  benih  jagung  manis.  Penelitian  dilaksanakan  pada  bulan  November  2015  dengan menggunakan  metode  rancangan  acak  lengkap  (RAL)  dua  faktor  dengan  empat  ulangan.  Faktor pertama adalah kondisi benih, yang terdiri dari empat kategori: benih baru dengan kadar air rendah, benih  baru  dengan  kadar  air  tinggi,  benih  lama  dengan  kadar  air  rendah,  dan  benih  lama  dengan kadar air tinggi.  Faktor kedua adalah  durasi  pemanasan  dengan  gelombang  mikro,  yang terdiri  dari lima perlakuan: 0, 10, 20, 30, dan  40 detik. Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  pemanasan  benih jagung menggunakan gelombang mikro menghasilkan efek yang bervariasi terhadap viabilitas benih. Selain  itu,  penggunaan  gelombang  mikro  belum  berhasil  menekan  pertumbuhan  cendawan  pada benih jagung, karena masih banyak cendawan yang tumbuh saat benih dikecambahkan.
Kata Kunci : jagung, pathogen, terbawa benih, gelombang mikro

## Abstract
The infection of pathogenic fungi in corn could have occurred directly or through its seeds. On  growing seeds, these fungi caused  diseases  during  germination  or  in  mature  plants,  decreasing production  yields.  Thus,  innovations  in  controlling  seed-borne  pathogens  were  essential,  such  as using  microwaves.  Microwaves  covered  frequencies  between  300  MHz  and  300  GHz  in  the electromagnetic  wave  spectrum,  were  applied  in  sterilization  based  on  dielectric  heating.  Their application on seeds included controlling pathogens and maintaining seed quality. This study aimed to  evaluate  the  effectiveness  of  microwaves  in  seed  sterilization  and  their  impact  on  the physiological quality  of corn seeds.  The research,  conducted  in  November  2015,  used  a completely randomized design with two factors and four replications. The first factor  was seed condition, with four  categories:  new  seeds  with  low  moisture  content,  new  seeds  with  high  moisture  content,  old seeds with low moisture content, and old seeds with high moisture content. The second factor was the duration of microwave heating: 0, 10, 20, 30, and 40 seconds. The results showed varying effects of microwave heating on  seed  viability. Additionally,  microwaves  did  not  effectively  suppress  fungi growth on corn seeds, as many fungi still grew during germination.
Keyword : corn, pathogen, seed-born, microwave

## PENDAHULUAN
Jagung manis (Zea mays var. saccharata)  merupakan  salah  satu  komoditas pangan  penting  yang  banyak  di  konsumsi  di seluruh  dunia  khususnya  di  Indonesia.  Akan tetapi,  produksi  jagung  manis  sering  kali terhambat  oleh  berbagai  patogen  terbawa benih yang dapat menyerang dan menyebabkan penyakit benih. Patogen  seperti jamur, bakteri, dan  virus  yang  terbawa  oleh  benih  tersebut dapat  menurunkan  kualitas  dan  kuantitas  hasil panen [1,2,3]
Salah  satu  metode  yang  menjanjikan untuk  mengendalikan  patogen  terbawa  benih adalah  penggunaan  gelombang  mikro.  Radiasi elektromagnetik yang disebut gelombang mikro memiliki  panjang  gelombang  dari  1  milimeter sampai 1  meter serta frekuensi berkisar  antara 300  MHz  sampai  300  GHz  [4,5].  Dalam  aplikasi penggunaannya  termasuk  untuk  pengendalian patogen  pada benih, prinsip  dasar penggunaan gelombang  mikro  adalah  dengan  melibatkan interaksi  energi  gelombang  mikro  dengan bahan yang disiniari [6,7,8].
Teknologi sterilisasi menggunakan gelombang  mikro  didasarkan  pada  pemanasan dielektrik. Proses pemanasan dengan gelombang  mikro  berbeda  dari  pemanasan biasa,  karena  panas  dihasilkan  dari  dalam melalui  getaran  molekul-molekul  benih  yang dipanaskan oleh gelombang mikro. [9].
Prinsip dari pemanasan oven gelombang  mikro  adalah  adanya  energi
gelombang  mikro  dapat  diubah  menjadi  panas melalui  dua  mekanisme  utama,  yaitu  rotasi dipol dan konduksi ionik. Hanya molekul dengan sifat  dipol  dan  ion  yang  mampu  berinteraksi dengan gelombang mikro sehingga menghasilkan  panas.  Rotasi  dipol  terjadi  ketika molekul  yang  memiliki  struktur  dipol  berada dalam  medan  listrik  osilasi.  Molekul  tersebut akan  memperoleh  energi  rotasional  searah dengan  medan  listrik  tersebut.  Ketika  medan listrik  diterapkan,  semua  molekul  akan  sejajar dengan  arah  medan  awal.  Saat  medan  listrik berubah  arah,  molekul-molekul  tersebut  akan berputar  berlawanan  arah  dan  menyebabkan tumbukan dengan molekul-molekul di sekitarnya.  Energi  dari  tumbukan  ini  akan meningkatkan  suhu  molekul-molekul  tersebut [10].
Ketika gelombang elektromagnetik merambat  melalui  suatu  medium,  terdapat beberapa fenomena yang dapat terjadi, yang Ini bergantung  pada  arah  gelombang,  desain permukaan,  sifat  material,  dan  karakteristik relatif  dari  material  tersebut.  Fenomena tersebut meliputi:
(1) gelombang
elektromagnetik  menyebar  di  atas  permukaan yang  halus,  sebagian  dari  gelombang  tersebut akan memantul kembali. Fenomena pemantulan ini bersifat spekular, di mana sudut kedatangan  gelombang  ke  permukaan  sama dengan  sudut  gelombang  yang  dipantulkan.  (2) Hamburan terjadi ketika gelombang elektromagnetik  merambat  di  atas  permukaan yang  kasar  atau  tidak  teratur,  mengakibatkan
pantulan  dalam  berbagai  arah.    (3)  Pembiasan merupakan  fenomena  perubahan  arah  rambat gelombang saat berpindah dari satu medium ke medium  lainnya.  (4)  Sedangkan  penyerapan terjadi  ketika  gelombang  menyerang  material tertentu  dan  energinya  diserap  oleh  material tersebut, sehingga mengakibatkan melemahnya atau redamnya gelombang [11].
Salah satu aplikasi praktis dari gelombang  mikro  pada  benih  adalah  untuk mengendalikan  patogen  yang  terbawa  oleh
benih  serta  menjaga  mutu  fisiologis  benih. Penggunaan  teknologi  gelombang  mikro  dapat menjadi  solusi  efektif  dalam  mengurangi kontaminasi  patogen  pada  benih  jagung  (Zea mays), yang pada gilirannya dapat meningkatkan  kualitas  dan  produktivitas  hasil pertanian  [12].  Dengan  demikian,  penelitian lebih  lanjut  mengenai  interaksi  gelombang mikro  dengan  benih  dan  patogen  menjadi penting untuk memaksimalkan manfaat teknologi ini dalam sektor pertanian.

## METODE

## Tempat dan Waktu
Penelitian  ini  dilaksanakan  pada  bulan November  2015  di  Laboratorium  Penyimpanan Benih,  Fakultas  Pertanian,  Institut  Pertanian Bogor.

## Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini mencakup benih jagung manis, akuades, dan kertas  stensil.  Alat  yang  dipergunakan  terdiri dari  oven  gelombang  mikro  2450  MHz,  ruang inkubasi,  alat  pengecambahan  tipe  IPB  72-1, pinset,  cawan,  dan  cawan  petri.  Penelitian dilakukan  dengan  menerapkan  rancangan  acak lengkap  (RAL)  yang  terdiri  dari  dua  faktor. Faktor  pertama  adalah  kondisi  benih  dengan empat  tingkat:  benih  baru  dengan  kadar  air rendah,  benih  baru  dengan  kadar  air  tinggi, benih lama dengan kadar air rendah, dan benih lama  dengan  kadar  air  tinggi.  Sementara  itu, faktor  kedua  adalah  waktu  pemanasan menggunakan  gelombang  mikro  dengan  lima
tingkat  perlakuan:  0,  10,  20,  30,  dan  40  detik. Total  terdapat  20  kombinasi  perlakuan  yang diulang sebanyak tiga kali, sehingga menghasilkan  60  satuan  percobaan.  Data  yang diperoleh  kemudian  dianalisis  menggunakan analisis ragam (Uji F), dengan menggunakan uji nilai tengah Tukey pada taraf nyata 5%.

## Pelaksanaan Penelitian
Penetapan  kadar  air  dilakukan  dengan cara  melembabkan  benih  dengan  meletakkan benih  diatas  kertas  selama  24  jam  pada  suhu kamar.  Peningkatan  kadar  air  dilakukan  agar mendapatkan dua variasi kondisi kadar air yakni benih  baru  KA  tinggi  (15%),  benih  baru  KA rendah  (12%),  benih  lama  KA  tinggi  (15%)  dan benih lama KA rendah (12%). Selanjutnya, benih dimasukkan  kedalam microwave dengan  waktu pemanasan yang berbeda-beda yakni 0,10,20,30  dan  40  detik.  Kemudian,  dilakukan pengujian viabilitas benih dengan menggunakan metode UKDdp, benih ditanam diatas sebanyak 25  butir  untuk  masing-masing  perlakuan,
kemudian diletakkan pada alat pengecambahan benih tipe 72-1. Pengamatan viabilitas dan vigor benih  dilakukan  terhadap  tolok  ukur  daya berkecambah  dengan  menggunakan  rumus sebagai berikut :
Deteksi  cendawan  yang  terbawa  oleh benih  dilakukan  menggunakan  metode  blotter test.  Tahapannya  dimulai  dengan  meletakkan dua lembar kertas saring yang telah dilembabkan  di  atas  cawan  petri.  Selanjutnya, 10  butir  benih  ditanam  dan  proses  ini  diulang sebanyak  dua  kali.  Benih  kemudian  diinkubasi pada  suhu  kamar  dengan  penyinaran  lampu ultraviolet  selama  12  jam  terang  dan  12  jam gelap  selama  total  24  jam.  Setelah  itu,  benih dimasukkan  ke  dalam  deep  freezer  selama  24 jam. Selanjutnya, benih diinkubasi kembali pada suhu kamar dengan penyinaran lampu ultraviolet  selama  12  jam  terang  dan  12  jam gelap secara bergantian selama 24 jam per hari selama  6  hari.  Pengamatan dilakukan  terhadap jumlah  infeksi  serangan  cendawan  dan  daya berkecambah,  dengan  menggunakan  rumus untuk menghitung tingkat serangan cendawan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian  gelombang  mikro  terhadap viabilitas  benih  jagung  manis  ini  untuk mengetahui sejauh mana suatu lot benih dapat bertahan  dari  paparan  gelombang  mikro  serta pengaruh gelombang mikro terhadap penekanan  jumlah  cendawan  yang  menyerang benih. Berdasarkan hasil analisis pada (Tabel 1) menunjukkan  bahwa  benih  baru  dengan  kadar air  15%,  pemanasan  selama  10  detik menurunka    daya  berkecambah  yang  awalnya 89.33%  menjadi  61,33%,  namun  dengan serangan cendawan yang juga cukup tinggi 55%. Pemanasan selama 20 detik juga menyebabkan penurunan  daya  berkecambah  menjadi  10,67% dengan  serangan  cendawan  menurun  menjadi 30%.  Namun  pada  pemanasan  selama  30  detik nilai daya berkecambah lebih tinggi dibandingkan  20  detik,  hal  ini  dikarenakan setiap  lot  benih  memiliki  kondisi  fisiologis  dan biokimia  yang  berbeda-beda.  Pemanasan selama 40 detik, daya berkecambah berekcambah  benih  menjadi  sangat  rendah (2,67%)  dan  serangan  cendawan  mencapai 100%. Hal ini diduga disebabkan oleh kerusakan pada  struktur  sel  benih  akibat  paparan  panas yang  berlebihan.  Penelitian  oleh  [13]  juga menemukan  bahwa  pemanasan  berlebih  dapat merusak  integritas  seluler  pada  benih,  yang berakibat pada penurunan daya berkecambah.
Tabel  1.  Pengaruh  waktu  pemanasan  gelombang  mikro  terhadap  daya  berkecambah  dan  persentase cendawan yang menyerang benih jagung manis.
Waktu Pemanasan (detik) Benih Baru KA 15% Benih Baru KA 12% Benih Lama KA 15% Benih Lama KA 12% % DB % Cendawan % DB % Cendawan % DB % Cendawan % DB % Cendawan 0 89.3a 80 86.6a 95 93.3a 55 93.3a 100 10 62.3b 55 90.6a 100 84a 45 94.6a 60 20 10.6cd 30 5.3b 95 18.6b 90 66.6b 85 30 36bc 50 9.3b 100 4c 75 48.0b 80 40 2.6d 100 0b 85 12c 80 12c 50
Keterangan: Angka-angka  dengan  huruf  yang  sama  dalam  kolom  yang  sama  menunjukkan ketidakberbedaan  yang signifikan  antara  setiap  tingkat  faktor  perlakuan  berdasarkan  uji Tukey dengan tingkat kepercayaan 5%..
Daya  berkecambah  awal  benih  baru dengan  kadar  air  12%  adalah  86.67%,  namun pada  lot  benih  dengan  pemanasan  selama  10 detik  menghasilkan  daya  berkecambah  yang 90,67%  dengan  serangan  cendawan  95%.  Lot benih  yang  berbeda  akan  menghasilkan  daya berkecambah  yang  berbeda  pula.  Pemanasan selama  20,30  dan  40  detik  menunjukkan penurunan  drastis  pada  daya  berkecambah dengan  tingkat  serangan  cendawan  yang  tetap tinggi.  Hal  ini  mengindikasikan  bahwa  durasi pemanasan yang lebih lama tidak menguntungkan  untuk  benih  dengan  kadar  air lebih rendah, serta tingginya serangan cendawan  pada  benih  belum  mampu  ditekan oleh  pemanasan  gelombang  mikro.  Menurut [14]  cendawan  lebih  banyak  menyerang  benih yang  berkadar  air  7-9  %,  hal  ini  dikarenakan
pada  kadar  air  tersebut  cocok  untuk  aktivitas kehidupan cendawan dan bakteri.
Hasil  analisis  pada  benih  lama  dengan kadar  air  15%,  pemanasan  selama  10  detik menghasilkan  daya  berkecambah  sebesar  84% dengan serangan cendawan yang moderat 45%. Pemanasan  selama  20  detik  menyebabkan penurunan  daya  berkecambah  yang  signifikan (18,67%)  dan  peningkatan  serangan  cendawan (90%). Pemanasan selama 30 detik dan 40 detik menunjukkan pola penurunan daya berkecambah dengan variasi serangan cendawan yang tinggi. Benih lama dengan kadar air  12%,  pemanasan  selama  10  detik  nilai  daya berkecambah  sebesar  94,67%  dan  serangan cendawan  yang  60%.    Kondisi  benih,  terutama kadar airnya, sangat memengaruhi kelangsungan hidup serta pertumbuhan cendawan  pada  benih.  Hal  ini  dikarenakan
kemampuan  benih  untuk  menyerap  dan melepaskan uap air dari lingkungannya. Sifat ini membuat benih memiliki kadar air keseimbangan  yang  sesuai  dengan  tingkat kelembaban  udara  di sekitarnya  [15].  Kadar  air benih juga berperan signifikan dalam menentukan  daya  berkecambah  dan  serangan cendawan.  Kadar  air  yang  lebih  tinggi  (15%) cenderung  meningkatkan  daya  berkecambah awal, namun juga meningkatkan risiko serangan cendawan.  Menurut  [16]  menunjukkan  bahwa benih dengan kadar air lebih tinggi lebih rentan terhadap  serangan  patogen  karena  kondisi
lembab  yang  lebih  mendukung  pertumbuhan cendawan.

## KESIMPULAN
Penggunaan  pemanasan  gelombang mikro  memberikan  dampak  yang  bervariasi terhadap  kemampuan  hidup  benih,  namun belum  mampu  menghambat  pertumbuhan cendawan  yang  terbawa  pada  benih  jagung. Oleh  karena  itu,  masih  terjadi  pertumbuhan cendawan  yang  signifikan  saat  benih  tersebut ditanam.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]   N.  Doubrava,  J.H.  Blake.  Sweet  corn diseases.  Sweet  corn  diseases.  (1999) (HGIC 2204).
[2]  D.S.  Dhaliwal,  M.M  Williams.  An  Outlook on Processing Sweet Corn Production from the  Last  Three  Decades  (1990s–2010s). HortScience. (2023). 58(7):792-796. DOI:(https://doi.org/10.21273/HORTSCI17 109-23)
[3]  C.Saltiel,  A.K.  Datta.  Heat  and  mass transfer in microwave processing. Advances in heat transfer. (1999). 33:1-94.
[4]  A.M. Shelton, D.L. Olmstead, E.C. Burkness, W.D.  Hutchison,  G.  Dively,  C.  Welty,  A.N. Sparks. Multi-State Trials of Bt Sweet  Corn Varieties  for  Control  of  the  Corn  Earworm (Lepidoptera: Noctuidae). Journal of Economic Entomology . (2013). 106(5):2151–2159. DOI :
https://doi.org/10.1603/EC13146
[5]  J.D.  Kraus,  J.M.  Ronald.  Antenna  for Application, McGraw-Hill. (2002) Ch. 1.
[6]  Y.  Wang,  J.  Tang.  Radio  frequency  and microwave  alternative  treatments  for insect  control  in  nuts:  A  review. Agricultural  Engineering  Journal.  (2001) 10(3):105-120.
[7]  S.  Zhao,  C.  Qiu,  S.  Xiong,  X.  Cheng.  A thermal  lethal  model  of  pest  control  by microwave  irradiation.  Journal  of  Stored Products Research. (2007).43(4), 430-434.
[8]  A.  Fanti,  M.  Spanu,  M.B.  Lodi,  F.  Desogus, G.  Mazzarella,  Nonlinear.  Analysis  of  Soil Microwave Heating: Application to Agricultural  Soils  Disinfection. J  on Multiscale and Multiphysics Computational
Techniques .  (2017).  (2):105-114.  DOI: 10.1109/JMMCT.2017.2723264.
[9]  V.S.  Maria,  P.P.  Alexandra.  The  drying processes  of  corn  seeds  in  a  microwave field. Journal  Analele Universitatii  din
Oradea. (2010). Fascicula . 16:191-197.
[10]  R.H.  Gunawan.  Pengaruh  pemanasan dengan oven gelombang mikro (Microwave)  terhadap  mortalitas  serangga hama gudang Callosobruchus chinensis (L.). (Coleoptera:  Bruchidae),  kandungan  pati dan  protein  kacang  hijau  (Vigna  radiata (L.).). [Skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. 2008 [11]  J.S. Seybold. Introduction to RF Propagation .  John  Wiley  &  Sons,  Inc. Hoboken: New Jersey (CA):317p. 2005.
[12]  D. Arengka. Pemanfaatan gelombang mikro untuk  mengendalikan  patogen  terbawa benih  jagung  manis  (Zea  mays  saccharata Sturt.)  Tesis.  Sekolah  Pascasarjana.  Institut
Pertanian Bogor.Bogor. 2014.
[13]  M.U.  Hassan,  M.U.  Cattha,  I.  Khan,  M.B. Cattha, L. Barbanti, M. Aamer, M.M. Iqbal, M. Nawaz, A. Mahmood, A. Ali, M.T. Aslam. Heat  Stress  in  cultivated  plants  :  nature, impact, mechanisms and mitigation strategies:  A  review. J  Plant  Biosystem . (2020). 211-234.
[14]  M.  Zanzibar,  D.J.  Sudradjat.  Pengaruh Kadar  Air  awal  Terhadap  Perkecambahan dan Cara Pengelolaan Penyakit  Pada Benih Tusam  (  Jungh  et  de  Vriese)  Selama Penyimpanan. Buletin Teknologi
Perbenihan Volume. (2000). 7(1):66 - 77.
[15]  L.O.  Copeland.Principles  of  Seed  Science and Technology. Burgess Publishing Company. Minnesota. 1976.
[16]  F.R.  Hay,  S.  Rezaei,  D.  Wolkis,  C.  McGill. Determination  and  Control  of  Seed Moisture. (2023).51(2):267-285.