Peran Drone untuk Mendukung Revolusi Pertanian Presisi

Oleh: Muhammad Achirul Nanda, Departemen Teknik Pertanian dan Biosistem, Fakultas Teknologi Industri Pertanian, Universitas Padjadjaran

Penerapan drone pada lahan tebu (sumber https://www.needpix.com/)

Pertanian Presisi

Pertanian Presisi merupakan pendekatan modern dalam pertanian yang memanfaatkan teknologi canggih dan informasi presisi untuk mengelola tanaman dan sumber daya pertanian dengan lebih efisien. Fokus utamanya adalah meningkatkan produktivitas, mengoptimalkan penggunaan input seperti air, pupuk, dan pestisida, sambil berupaya mengurangi dampak lingkungan. Pendekatan ini memberikan potensi untuk efisiensi yang lebih tinggi, mengurangi limbah, dan meningkatkan hasil pertanian. Selain itu, dengan memanfaatkan teknologi seperti Internet of Things (IoT) dan kecerdasan buatan (AI), Pertanian Presisi menjadi landasan untuk mengubah pertanian menuju sistem yang lebih berkelanjutan dan cerdas.

Dalam kerangka Pertanian Presisi, data yang akurat dan real-time dikumpulkan menggunakan berbagai teknologi seperti sensor tanah, drone, GPS, dan perangkat lunak analitik. Data ini menjadi dasar untuk membuat keputusan yang lebih akurat dan strategis dalam manajemen pertanian, seperti menyesuaikan irigasi berdasarkan kelembaban tanah, memetakan kebutuhan pupuk, mendeteksi hama atau penyakit pada tahap awal, dan mengoptimalkan pola tanam.

Selama lima tahun terakhir, investasi di sektor pertanian telah meningkat 80%. Investasi ini bertujuan mencapai pertumbuhan produktivitas setidaknya 70% pada tahun 2050 untuk menjawab kebutuhan populasi yang terus meningkat, sambil menghadapi keterbatasan lahan pertanian. Teknologi baru seperti IoT memiliki potensi besar dalam Pertanian Presisi dan Smart Farming, membuka peluang untuk peningkatan produktivitas jangka panjang. Paradigma IoT membawa perspektif baru dalam pertanian presisi dengan memungkinkan manajemen lahan pertanian secara real-time dan berbasis lokasi. Dalam model Smart Farming berbasis IoT, sistem dibangun untuk mengotomatisasi operasi, seperti pemantauan pertumbuhan, irigasi, pemberian pupuk, dan deteksi penyakit. Dengan demikian, teknologi IoT dapat membantu mengumpulkan informasi real-time dari lahan pertanian, yang dapat diolah dan dimanfaatkan untuk mendukung keputusan kritis dalam manajemen tanaman.

Penginderaan Jarak Jauh

Penginderaan jarak jauh dianggap sebagai salah satu teknologi krusial dalam Pertanian Presisi dan Smart Farming. Selama 35 tahun terakhir, teknologi ini telah efektif digunakan untuk memantau lahan pertanian. Penginderaan jarak jauh mampu memonitor berbagai parameter tanaman dan vegetasi melalui gambar pada berbagai panjang gelombang. Pada masa lalu, penginderaan jarak jauh umumnya bergantung pada gambar satelit atau pesawat berawak untuk memantau perkembangan vegetasi pada tahap pertumbuhan tertentu. Namun, citra satelit seringkali tidak menjadi opsi terbaik karena resolusi spasial yang rendah dan pembatasan resolusi temporal, disebabkan oleh keterbatasan ketersediaan satelit untuk menangkap gambar yang dibutuhkan. Selain itu, waktu antara pengambilan gambar dan penerimaannya seringkali cukup lama. Faktor lingkungan, seperti keberadaan awan, juga dapat menghambat penggunaan yang dapat diandalkan.

Pesawat Tanpa Awak (Unmanned Aerial Vehicle/UAV) saat ini menjadi pilihan umum dalam aplikasi penginderaan jarak jauh untuk Pertanian Presisi. Dilengkapi dengan berbagai jenis sensor, UAV digunakan untuk mengidentifikasi zona tanaman yang memerlukan manajemen khusus, seperti pemberian jenis input tertentu. Hal ini memberikan kemampuan kepada petani untuk merespons dengan cepat terhadap masalah yang terdeteksi. UAV digunakan dalam berbagai aplikasi Pertanian Presisi, termasuk pemantauan kesehatan dan deteksi penyakit, pemantauan pertumbuhan dan estimasi hasil, serta manajemen dan deteksi gulma. Dengan penggunaan UAV yang semakin umum dalam beberapa tahun terakhir dan dianggap sebagai masa depan penginderaan jarak jauh dalam pertanian, ini menjadi area penelitian yang menarik dan penuh perhatian.

Operasi UAV pada perkebunan (sumber: https://www.needpix.com/)

Jenis Aplikasi UAV dalam Pertanian Presisi

Hingga saat ini, UAV (Unmanned Aerial Vehicle) telah sukses diterapkan dalam berbagai aplikasi Pertanian Presisi, seperti penerapan herbisida berbasis lokasi, identifikasi kekurangan air, dan deteksi penyakit. Selain dari aplikasi umum tersebut, UAV juga digunakan untuk melakukan analisis tanah, pemilihan genotipe, deteksi mamalia, dan penilaian konduktivitas listrik tanah. Dengan memanfaatkan informasi yang dihimpun oleh UAV, berbagai keputusan dapat diambil untuk menangani masalah yang teridentifikasi dan/atau mengoptimalkan proses panen dengan memperkirakan hasil.

Aplikasi yang paling sering ditemui dari penggunaan UAV dalam Pertanian Presisi, sebagaimana dicatat dalam literatur, mencakup:

- Pemetaan dan pengelolaan gulma

- Pemantauan pertumbuhan vegetasi dan estimasi hasil

- Pemantauan kesehatan vegetasi dan deteksi penyakit

- Manajemen irigasi

- Penyemprotan tanaman

Salah satu pemanfaatan UAV yang paling populer dalam Pertanian Presisi adalah untuk pemetaan gulma. Gulma, sebagai tanaman yang tidak diinginkan, tumbuh di lahan pertanian dan dapat menimbulkan berbagai masalah. Mereka bersaing untuk sumber daya seperti air dan ruang, menyebabkan kerugian pada hasil panen dan pertumbuhan tanaman. Dalam praktik pertanian konvensional, penanganan gulma umumnya dilakukan dengan menyemprotkan jumlah herbisida yang sama di seluruh lahan, bahkan pada area yang bebas dari gulma. Namun, penggunaan berlebihan herbisida dapat menyebabkan evolusi gulma yang tahan terhadap herbisida dan dapat mempengaruhi pertumbuhan serta hasil tanaman. Selain itu, tindakan ini menimbulkan ancaman polusi serius terhadap lingkungan. Untuk mengatasi tantangan ini, dalam Pertanian Presisi, diterapkan Manajemen Gulma Berbasis Lokasi (MGBL). MGBL mengacu pada aplikasi herbisida dengan pola spasial yang berbeda daripada menyemprotkannya secara merata di seluruh lahan. Dalam kerangka ini, lahan dibagi menjadi zona manajemen yang masing-masing menerima perlakuan yang disesuaikan, karena tanaman gulma umumnya hanya tumbuh di beberapa titik di lahan. Untuk mencapai tujuan ini, dibutuhkan peta tutupan gulma yang akurat untuk menyemprotkan herbisida secara tepat. UAV dapat mengambil gambar dan mengumpulkan data dari seluruh lahan, yang dapat digunakan untuk membuat peta tutupan gulma yang tepat, menunjukkan lokasi di mana bahan kimia dibutuhkan: (a) paling banyak; (b) paling sedikit; atau (c) sama sekali tidak diperlukan.

Jenis Komoditas Pertanian

Dalam beberapa tahun terakhir, teknologi UAV telah diterapkan untuk memantau berbagai jenis tanaman yang tersebar di seluruh dunia. Aplikasi UAV dalam Pertanian Presisi telah diimplementasikan di 29 negara yang berbeda. Mayoritas penerapan tersebut terjadi di negara-negara yang telah mengalami perkembangan ekonomi, dengan Amerika Serikat dan China menjadi yang paling dominan. Belakangan ini, penggunaan UAV juga telah meningkat di Eropa. Terkait jenis tanaman yang dapat dipantau dengan bantuan UAV, lebih dari 30 jenis tanaman telah diidentifikasi. Tanaman-tanaman seperti Jagung, Gandum, Kapas, Ladang Anggur, Padi, Tebu, dan Kedelai merupakan beberapa yang sering dimonitor menggunakan teknologi UAV. Selain itu, pengamatan menunjukkan bahwa pemantauan tanaman dapat dilakukan sepanjang berbagai tahap pertumbuhan, termasuk pada tahap awal sebelum dapat melakukan inferensi dari karakteristik tanah. Tujuan dari pemantauan yang berkelanjutan selama berbagai tahap perkembangan tanaman adalah untuk merekam berbagai faktor yang dapat memengaruhi hasil akhir tanaman, sekaligus mengevaluasi efektivitas tindakan yang diambil untuk mengatasi masalah yang teridentifikasi pada tahap perkembangan sebelumnya.