PENYUSUN
Sekar Briani Sauzan dan Devi Heryantiiara
UNIVERSITAS
Pendahuluan
Ketahanan pangan adalah persoalan krusial yang berkaitan dengan berbagai aspek kehidupan, yaitu sosial, ekonomi, politik, dan lingkungan. Jika ketersediaan pangan tidak seimbang dengan permintaan masyarakat, maka dapat menimbulkan dampak serius terhadap stabilitas ekonomi (Suryana, 2014). Ketersediaan dan keterjangkauan pangan merupakan indikator kunci bagi stabilitas nasional. Berdasarkan data Food Security and Vulnerability Atlas (FSVA) tahun 2024, ketahanan pangan di Indonesia menunjukkan perkembangan positif. Namun, hasil pertanian masih diprediksi belum cukup untuk memenuhi kebutuhan populasi pada tahun 2050 (Tilman et al., 2011). Ketahanan pangan Indonesia berkaitan dengan komoditas padi sebagai makanan pokok. Namun, sampai saat ini masih terdapat tantangan besar dalam memastikan ketersediaan dan keberlanjutannya. Berdasarkan data Badan Pusat Statistik (BPS), dilaporkan bahwa luas panen padi pada tahun 2024 mencapai 10,05 juta hektare, mengalami penurunan sebesar 167,57 ribu ha dibandingkan tahun 2023. Penurunan luas panen ini berdampak langsung pada produksi beras nasional pada Gambar 1, yang tercatat pada 2024 sebesar 30,62 juta ton, mengalami penurunan sebanyak 480,04 ribu ton dibandingkan pada tahun 2023 yang sebesar 31,10 juta ton beras nasional dapat terhambat oleh berbagai faktor, seperti perubahan iklim, terbatasnya sarana dan prasarana pendukung pertanian, serta penanganan pasca panen yang belum optimal. Akibatnya, ketahanan pangan nasional menjadi ancaman dan ketergantungan pada impor beras meningkat untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri. Ketergantungan ini
memiliki dampak kompleks terhadap ekonomi nasional. Di satu sisi, impor beras membantu menjaga stabilitas harga dan ketersediaan pangan dalam jangka pendek. Namun, disisi lain, ketergantungan yang berlebihan pada impor dapat melemahkan sektor pertanian lokal, merugikan petani, dan mengancam produksi pangan domestik (Yasinta et al., 2025).
Dalam mengatasi permasalahan tersebut, dikembangkan konsep Next-Gen Agriculture atau generasi baru untuk mengembangkan inovasi teknologi pertanian padi. Teknologi pertanian padi dapat diintegrasikan nanofertilizer ZnO dan nanopestisida Pytherin-Zeolitic Imidazolate Framework-8 (Py ZIF-8). Inovasi ini juga mengolah jerami padi menjadi soil organic carbon (SOC) untuk meningkatkan kesuburan tanah dan menstabilkan karbon sebagai mitigasi emisi karbon. Upaya pengembangan sistem kelola hasil panen dilakukan melalui rantai komunikasi yang efektif dan penerapan sistem impor yang cocok di Indonesia. Implementasi Next-Gen Agriculture berperan penting dalam meningkatkan produktivitas padi dengan terciptanya efisiensi produksi beras, ketergantungan impor berkurang serta stabilitas harga dan kesejahteraan petani terjaga. Hal ini sebagai wujud nyata dalam mendukung ketahanan pangan nasional yang sejalan dengan visi Indonesia Emas 2045 dengan menekankan inovasi dan keberlanjutan.
Pembahasan
Ketahanan pangan Indonesia bergantung pada produksi padi yang efisien, ramah lingkungan, dan berkelanjutan. Tantangan dalam pengelolaan pertanian padi memerlukan inovasi serta sistem komunikasi yang efektif. Sebagai solusi, dikembangkan konsep Next-Gen Agriculture pada Gambar 2. yang memanfaatkan teknologi pertanian dengan penggunaan nanofertilizer ZnO dan nanopestisida Py ZIF-8. Selain itu, dilakukan pengolahan limbah jerami padi menjadi soil organic carbon (SOC) untuk meningkatkan kesuburan tanah dan menstabilkan karbon dalam tanah agar mengurangi emisi karbon ke lingkungan. Selain upaya pengoptimalan kualitas pertanian, perlu ditingkatkan pula pengelolaan produksi beras melalui model komunikasi antar pemangku kepentingan yang disertai skema kebijakan impor yang berkelanjutan.
Salah satu faktor utama yang mempengaruhi produktivitas padi adalah pengendalian hama. Pemberantasan hama dapat dilakukan dengan pestisida sebagai bahan kimia beracun. Penggunaan pestisida dalam jangka waktu lama dapat menimbulkan dampak negatif seperti gangguan kesehatan, pencemaran lingkungan, dan gangguan keseimbangan ekologis (Kurniasih et al, 2013).
Nanopestisida sebagai solusi tepat untuk mengatasipenggunaan pestisida secara berlebih yangberbasis nanoteknologi berdasarkan ukuran partikel nano yang secara efektif meminimalisir penggunaan pestisida sehingga lebih efisien (Wu et al., 2021). Salah satu jenis nanopestisida yaitu Pyrethin (Py), sebagai insektisida yang mudah mendegradasi stuktur hama dan memiliki
aktivitas insektisida berspektrum luas. Py merupakan insektisida alami berasal dari ekstrak bunga kering tanaman pyrethrum. Penggunaan Py memiliki kekurangan yaitu aktivitas insektisidanya yang dapat terurai karena sensitif terhadap sinar UV (Matsuda et al., 2024). Makadari itu, dimodifikasi nanopestisida Py berbasis Metal Organic Frameworks (MOFs) menggunakan Zeolitic
Imidazolate Framework-8 (ZIF-8). Saat ini, MOFs sedang populer di bidang pestisida karena karakteristiknya yang unik (Wang et al., 2021).
MOFs adalah nanomaterial kristal berpori yang disusun dari ion-ion/logam sebagai atom pusat dengan ligan organik (Mallakpour et al., 2022). ZIF-8 adalah salah satu jenis MOF dengan kerangka asam imidazol zeolit tersusun oleh koordinasi Zn2+ dan 2-metilimidazol serta terkoordinasi secara tetrahedral. ZIF-8 memiliki kestabilan termal yang lebih baik yaitu 550°C dibandingkan dengan jenis MOF lainnya yaitu 450 °C. Selain itu, ZIF-8 memiliki ukuran pori sebesar 3,4 Å dan memiliki luas permukaan yang tinggi yaitu 1,947 m2 /g. ZIF-8 berfungsi sebagai nanocarrier yang merespons keasaman melalui penguraian akibat disosiasi ikatan koordinasi pada pH 5-6. Pada saat penguraian, ZIF-8 melepaskan ion Zn2+ yang merangsang perkembangan tanaman (Hu et al., 2023).
Sintesis nanopestisida Py ZIF-8 terdapat pada gambar 3, yaitu masing-masing serbuk Zn2+ asetat dihidrat sebanyak 435,2 mg dan 1,3 g 2-metilimidazol dilarutkan dalam 20 mL metanol. Lalu, kedua larutan dicampur dan diaduk selama 1 jam. Campuran ditambahkan 600 mg Py, diaduk kembali selama 30 menit, dan disentrifugasi selama 10 menit. Hasil sentrifugasi dicuci dengan air deionisasi 10 mL lalu disentrifugasi kembali sebanyak 3x pengulangan. Tabung sentrifugasi ditempatkan pada oven vakum selama 24 jam dalam suhu kamar untuk mendapatkan nanopestisida Py ZIF-8 (Dong et al., 2025) Nanopestisida Py ZIF-8 membunuh hama dengan mengganggu sistem sarafnya melalui pengaturan aliran ion natrium di luar sel saraf yang menyebabkan sinyal saraf terus menerus dikirim tanpa kendali. Akibatnya, hama mengalami kelumpuhan hingga kematian. Efektivitas kerja dari
nanopestisida Py ZIF-8 telah dilakukan pada penelitian Dong et al., (2025), yang telah membandingkan pengaruh kerja Py ZIF-8 dengan Py murni dalam berbagai kondisi. Hasil pada kondisi normal, Py ZIF-8 memiliki efek kontrol sebesar 86,67 ± 4,94% dan Py
murni sebesar 65,97 ± 4%. Lalu, hasil pada kondisi hujan, Py ZIF-8 sebesar 59,74 ± 3,02% dan Py murni sebesar 82,56 ± 3,88% . Selanjutnya, pada pengaruh sinar UV, Py ZIF-8 dapat membunuh organisme dengan memperpanjang waktu insektisida. Berdasarkan hasil tersebut, Py ZIF-8 memiliki efek pengendalian hama yang baik untuk ketahanan hidup padi berkelanjutan. Peningkatan produktivitas padi perlu didukung oleh terpenuhinya kebutuhan nutrisi tanaman. Nanofertilizer (NFs) merupakan solusi tepat untuk mengoptimalkan proses pertumbuhan padi dengan mengontrol pelepasan nutrisi sesuai kebutuhan tanaman sehingga kebutuhan unsur hara terjaga dan meningkatkan kualitas tanaman (Tokasha et al., 2021). ZnO sebagai salah satu jenis NFs sebagai suplai unsur Zn2+ yang berperan dalam proses metabolisme, meningkatkan sintesis klorofil dan
karotenoid serta menstimulasi proses fotosintesis tanaman (Francis et al., 2022).
Sintesis NFs ZnO dapat dilakukan melalui berbagai metode, seperti sintesis sol-gel, presipitasi, dan hidrotermal. Namun, metode tersebut menggunakan bahan kimia dan konsumsi energi tinggi sehingga tidak ramah lingkungan. Metode green syntesis
sebagai solusi inovatif untuk sintesis NFs ZnO dari bakteri Stenotropomonas maltophilia. Tahapan sintesis dimulai dengan Menginokulasikan 1 mL kultur S.maltophilia berusia 18 jam pada 100 mL media Luria Bertani Steril lalu diinkubasi (24 jam, 30°C, 150 rpm). Larutan ZnSO4 ditambahkan ke dalam labu kultur dan pH 8 diatur dengan ditambahkan NaOH 1 M. Labu diinkubasi (72 jam, suhu 40°C, 200 rpm) dan hasilnya disonikasi pada amplitudo 40% dan denyut 15 detik selama 10 menit. Lalu, hasil disentrifugasi untuk memisahkan nanopartikel dan disaring. Filtrat didialisis dengan membran dialisis MWCO 10 kDa. Hasil yang diperoleh dikeringkan melalui metode Freeze drying hingga diperoleh nanopartikel ZnO (Francis et al., 2022).
Sistem pengaplikasian NFs ZnO dilakukan melalui penyemprotan pada daun seperti Gambar 3. yang dapat berperan sebagai promotor pertumbuhan tanaman dan biofortifikasi tanaman padi yang secara efektif meningkatkan hasil padi sebesar 11% (Akmal et al., 2023). Pada penelitian Singh et al. (2019) menunjukkan bahwa pemberian NFs ZnO meningkatkan pertumbuhan tinggi tanaman, yaitu 67,77 cm sedangkan tanaman kontrol 57,3 cm. Selain itu, NFs ZnO juga memberikan peningkatan terhadap kandungan klorofil, yaitu dengan NFs ZnO sebesar 1,71 μg/mL dibandingkan kontrol (1,50 μg/mL). Berdasarkan uraian tersebut, penggunaan NFs ZnO pada padi berpotensi sebagai penyuplai nutrisi efektif dalam meningkatkan panen sehingga stabilitas pangan terjaga.
Kegiatan pertanian juga dipengaruhi oleh perubahan iklim akibat global warming yang disebabkan emisi karbon ke atmosfer. Pada pertanian padi menghasilkan limbah jerami yang umumnya langsung dibakar sehingga dapat memicu terbentuknya emisi gas rumah kaca. Oleh karena itu, dilakukan upaya pengolahan limbah jerami dengan menambahkannya ke dalam tanah untuk meningkatkan kandungan soil organic carbon (SOC) dalam membantu menstabilkan karbon dan sebagai tambahan nutrisi bagi padi sehingga dapat meningkatkan produktivitas padi (Zhou et al., 2016). Pengaplikasian SOC dinilai sederhana dengan hanya mencampurkan kembali jerami padi ke dalam tanah untuk pertanian, kemudian terdekomposisi oleh mikroorganisme, seperti Trichoderma viride, Aspergillus niger, Penicillium sp. dan lain-lain. Penelitian oleh Zhou et al. (2025) menunjukkan bahwa penggunaan tanah sawah lebih efektif untuk pengolahan jerami padi menjadi SOC sebesar 29-33% dibandingkan pada tanah dataran tinggi yaitu sebesar 26-29%. Karbon dari penguraian jerami padi akan diubah menjadi POC (21%), HMC (15%), Fe/Al-SOC (24%), dan MBC (6%) sehingga karbon akan lebih lama tersimpan dalam tanah dan digunakan sebagai tambahan unsur hara untuk mendukung pertumbuhan padi. Dari hasil penelitian tersebut, SOC sebagai solusi untuk meningkatkan kesuburan tanah pada tanah sawah dan meningkatkan produktivitas padi serta mendukung upaya untuk penurunan emisi karbon.
Upaya memaksimalkan ketahanan pangan di Indonesia tidak hanya bergantung pada peningkatan kualitas pertanian, tetapi juga memerlukan pengelolaan hasil padi yang terkoordinasi di antara para pemangku kepentingan agar distribusi beras lebih terorganisir. Pemerintah dan Perusahaan Beras berperan strategis dalam mengatur stok beras untuk menjaga kestabilan harga di pasar, sedangkan petani dan distributor memiliki peran krusial dalam proses produksi dan distribusi. Dengan adanya model komunikasi yang lebih baik, keterlibatan semua pihak dalam rantai pasok dapat dikoordinasikan lebih efektif dan kebijakan impor pemerintah dapat selaras dengan kebutuhan distribusi di Indonesia (Afriyanto et al., 2022). Model komunikasi dikembangkan berdasarkan dashboard digital dan aplikasi mobile yang mencakup data stok beras nasional, harga beras dalam pasar, distribusi logistik, prediksi produksi, dan kebijakan pemerintah.
Selain peningkatan komunikasi, diperlukan juga analisis kebijakan impor dengan metode Causal Loop Diagram (CLD) yaitu pemodelan yang digunakan untuk menggambarkan interaksi dinamis antara berbagai variabel dalam suatu sistem. Berdasarkan penelitian (Shobur et al., 2025), dilakukan simulasi kebijakan impor dengan faktor ketergantungan impor 0.2 (rendah), 0.5 (sedang), dan 0.8 (tinggi). Penelitian menunjukkan bahwa faktor 0.2 efektif karena produksi domestik meningkat menjadi 5.512.795 ton dan impor diminimalkan ke 382.653 ton. Hal ini mendukung produksi dalam negeri dan menjaga stabilitas harga.
Penerapan sistem kebijakan impor dengan faktor 0.2 di Indonesia dapat menjadi strategi yang menjanjikan dalam meningkatkan ketahanan pangan nasional secara berkelanjutan. Dengan membatasi ketergantungan pada impor dan mendorong produksi dalam negeri, kebijakan ini dapat memberikan insentif lebih besar bagi petani untuk meningkatkan hasil panen, sekaligus menjaga stabilitas harga beras di pasar domestik. Jika didukung dengan teknologi pertanian dan komunikasi rantai pasok yang transparan, implementasi ini akan menjadi landasan kuat bagi ketahanan pangan yang berkelanjutan dan kemandirian ekonomi sektor pertanian dalam mewujudkan Indonesia Emas 2045.
Kesimpulan
Padi sebagai pangan pokok menjadi sektor pertanian yang utama dalam mendukung ketahanan pangan di Indonesia. Hal ini dapat terjadi karena pengelolaan pertanian yang kurang optimal. Maka karena itu, diinovasikan konsep Next-Gen Agriculture yaitu teknologi pertanian dengan nanofertilizer ZnO dan nanopestisida Py ZIF-8. Selain itu penanganan pasca panen dilakukan dengan pengolahan jerami padi sebagai soil organic karbon untuk meningkatkan kesuburan tanah dan penyimpanan karbon agar mengurangi emisi karbon ke lingkungan. Selain itu, pengelolaan produksi beras juga perlu diperbaiki melalui komunikasi yang efektif antar pemangku kepentingan serta penerapan skema kebijakan impor yang berkelanjutan. Implementasi konsep ini menjadi solusi tepat untuk menjaga stabilitas pangan dalam mewujudkan Indonesia Emas 2045
Daftar Pustaka
Afrianto, I., Djatna, T., Arkeman, Y.,
Hermadi, I., (2022). Transformation model of smallholder oil palm supply chain
ecosystem using blockchain-smart contract. Int.
J. Adv. Comput. Sci. Appl. 13 (11).
https://doi.org/10.14569/IJACSA.2022.0131165.
Akmal, M., Younus, A., Wakeel, A.,
Jamil, Y., & Rashid, M. A. (2023). Synthesis and application of optimized
ZnO nanoparticles for improving yield and Zn content of rice (Oryza sativa L.)
grain. Journal of Plant Nutrition, 46(6), 1077-1090.
Badan Pusat Statistik.
2024. Luas Panen dan Produksi Padi di Indonesia 2024.
Diakses pada
25 Februari 2025
bps.go.id/id/pressrelease/2024/10/15/2376/luas-panen-padi-tahun-2024-dip
erkirakan-sebesar-10-05-juta-hektare-dengan-produksi-padi-sekitar-52-66juta-ton-gabah-kering-giling–gkg
Dong, J. Li, H. Wang, G. Li, H. Zhao,
Y. Li, X. Xu, L. Zhou, f. Liu, R. (2024). Construction of pyrethrin
nanopesticides based on zeolite Imidazole-8 framework via one-pot method for
effectively wheat aphid control. Industrial
Crops and Products.
Francis, D. V., Sood, N., &
Gokhale, T. (2022). Biogenic CuO and ZnO nanoparticles as nanofertilizers for
sustainable growth of Amaranthus hybridus. Plants,
11(20), 2776.
Hu, S. Yan, C. Fei, Q. Zhang, B. Wu,
W. (2023). MOF-based stimuli-responsive controlled release nanopesticide: mini
review. Frontiers in Chemistry.
Kurniasih, S. A. Setiani,
O. Nugrahaeni, S. A. (2013). Faktor-faktor yang Terkait
Paparan Pestisida dan Hubungannya dengan
Kejadian Anemiapada Petani Hortikultura di Desa Gombong Kecamatan Belik
Kabupaten Pemalang Jawa Tengah. Jurnal
Kesehatan Lingkungan Indonesia.
Mallakpour, S., Nikkhoo, E., and Hussain, C. M. (2022). Application of MOF materials as drug delivery systems for cancer therapy and dermal treatment. Coord. Chem. Rev. 451, 214262.
Shobur, M. Marayasa I, M. Bastuti, S. Muslim, A. C. Pratama, A. G. Alfatiyah, R. (2025). Enhancing food security through import volume optimization and supply chain communication models: A case study of East Java’s rice sector. Journal of Open Inovation: Technology, Market, and Complexity.
Singh, K., Madhusudanan, M., & Ramawat, N. (2019). Synthesis and characterization of zinc oxide nano particles (ZnO NPs) and their effect on growth, Zn content and yield of rice (Oryza sativa L.). Synthesis, 6(3), 9750-9754.
Tilman, D. Balzer, C. Hill, J. Befort, L. B. (2011).. Global food demand and the sustainable intensification of agriculture’. PNAS.
Toksha, B., Sonawale, V. A. M., Vanarase, A., Bornare, D., Tonde, S., Hazra, C., … & Chatterjee, A. (2021). Nanofertilizers: A review on synthesis and impact of their use on crop yield and environment. Environmental Technology & Innovation, 24, 101986.
Wang, Y., Liu, L., (2021). Research progress in application of immobilized ionic liquid materials to separation by solid-phase extraction. Se Pu 39, 241–259.
Wu, P., Wang, P., Gu, M., Xue, J., Wu, X., (2021). Human health risk assessment of pesticide residues in honeysuckle samples from different planting bases in China. Sci. Total Environ. 759, 142747.
Yasinta, H. Setyaningrum, I. Yohanna, C. Benbifo, M. (2025). Analisis Dampak Impor Beras terhadap Stabilitas Harga dan Ketahanan Pangan di Indonesia. Jurnal Ilmiah MEA. Vol 9, no.1
Zhou, P., Li, X., Lai, J., Guo, X., & Wu, J. (2025). Straw amendment induced contrasting net carbon balance in subtropical paddy and adjacent upland soils. Applied Soil Ecology, 207, 105959.