Remote Sensing dan Pertanian Berkelanjutan

Setiap aktivitas Prof. Imam Robandi sebagai Sensei kebanggaan IRo-Society selalu membawa tambahan pengetahuan baru untuk santrinya. Berbagai topik penambah ilmu bertebaran secara gratis dan dipresentasikan secara langsung dari narasumbernya. Pada hari Rabu tanggal 17 Juli 2024, saya hadir di event Profesor ITS Berbincang via zoom meeting yang menampilkan dua orang Guru Besar dari ITS yaitu: Prof. Lalu Muhamad Jaelani dan Prof. Daniel Oranova Siahaan. Topik menarik dibawakan oleh Prof. Lalu Muhamad Jaelani, Guru Besar Teknik Geomatika ITS dengan judul presentasi The Role of Remotely Sensed Satellite Data in Precision Agriculture. Saya sangat tertarik untuk ikut kuliah beliau karena berhubungan erat dengan profesi saya sebagai dosen Departemen Hama dan Penyakit Tumbuhan, Fakultas Pertanian Universitas Hasanuddin Makassar.

Dunia pertanian berkembang sangat pesat seiring dengan kemajuan teknologi digital. Sinyal internet yang telah merambah ke pelosok desa menjadi solusi meningkatkan hasil produksi tanaman pertanian secara lebih modern. Teknik Remote Sensing (RS) atau penginderaan jauh berbasis Internet of Things (IoT) telah mampu mendeteksi kesehatan tanaman dan kondisi tanah di suatu daerah yang sulit dijangkau manusia. Berkat kontribusi IoT maka kebutuhan pupuk dan pestisida untuk satu jenis komoditi sudah dapat diketahui. Satelit sebagai perangkat penting IoT menyajikan gambar aktual tentang kondisi daerah tertentu yang menjadi target penelitian.

Fenomena umum terjadi di negara berkembang, petani memiliki tanah dan mengelola sawahnya sendiri menurut pengalaman turun temurun dari leluhur. Sayangnya peningkatan hasil panen belum menjadi jaminan karena hal tersebut sangat tergantung kepada skill petani si pemilik sawah. Jika petani welcome terhadap teknologi baru, peningkatan produksi segera terjadi karena teknologi itu segera diterapkan ke sawahnya. Sebaliknya petani yang mempertahankan beliefs atau tradisi leluhur dalam mengelola sawah memerlukan waktu sangat lama untuk mengubah pola pikir tersebut. Tata cara pengelolaan lahan pertanian yang berbeda dijumpai di negara tropis di luar Indonesia. Hamparan sawah atau kebun luas umumnya dimiliki oleh perusahaan dan petani lokal diberikan upah sebagai penggarapnya. Teknologi berbasis IoT diterapkan di lahan pertanian yang dikelola secara profesional oleh perusahaan dengan target utama meningkatkan produktivitas. Komersialisasi dan target produksi menyebabkan perusahaan membangun laboratorium yang bertugas  meneliti, menemukan terobosan baru dan memprediksi hasil panen untuk komoditi andalan dengan berbasis pada penggunaan IoT. Kesuksesan menghasilkan produk pertanian sesuai keinginan pemilik lahan sangat tergantung kepada kerjasama petani yang menjadi pekerja di lahan milik perusahaan. Berdasarkan data hasil penelitian yang valid dan telah dilakukan sebelumnya, perusahaan dapat memprediksi tanaman pertanian apa yang sesuai untuk di tanam petani dengan mempertimbangkan kondisi cuaca yang bakal terjadi beberapa bulan mendatang. Prediksi kondisi lingkungan berkaitan sangat erat dengan jenis tanaman dan umurnya saat panen. Data berasal dari hasil penelitian sebelumnya membuat perusahan dapat menghitung secara detil benefit yang bakal diperoleh jika petani melasanakan instruksi perusahaan secara sistematis. Petani yang disiplin menjalankan anjuran perusahaan juga mendapat keuntungan terjaganya ketahanan pangan karena komoditi yang di tanam memang berkualitas bagus dan dibutuhkan oleh konsumen. Selain itu, pangsa pasar terjaga karena petani mendapatkan keuntungan dari penjualan hasil pertanian yang dikelolanya.

Pentingnya pengetahuan tentang RS atau penginderaan jauh memberikan banyak sekali keuntungan. Teknologi RS diterapkan dengan harapan bahwa sawah atau ladang mendapatkan perlakuan pupuk atau pestisida yang sesuai takaran supaya hasil panen meningkat dan bukan sebaliknya. Penggunaan teknologi RS juga meningkatkan efisiensi penggunaan bahan pendukung pertanian lainnya sehingga tidak terbuang percuma, hasil panen dari bibit berkualitas bagus memberikan banyak keuntungan, mengurangi biaya produksi dan pemeliharaan. Salah satu ilmu yang berkaitan dengan pertumbuhan tanaman dan deteksi dini menggunakan RS adalah Phenology. Definisi phenology atau fenologi adalah pengetahuan tentang tahap pertumbuhan tanaman mulai tumbuh dari benih sampai mencapai panen. Sebagai bahan informasi, fenologi setiap tanaman berbeda-beda berdasarkan jenis atau varietas, umur/fase tumbuh, hirarki dalam generasi dan lain-lain. Contohnya padi dan jagung, walaupun berasal dari famili yang sama yaitu Poaceae, kedua tanaman ini berbeda fase pertumbuhannya karena terdapat varietas padi di panen dalam jangka waktu empat bulan, sedangkan jagung membutuhkan waktu sekitar tiga bulan. Peneliti yang paham fenologi tanaman mampu menentukan fase formasi dominan suatu jenis tanaman budidaya untuk memenuhi kebutuhan tertentu. Di dalam intervention nutrition cases dapat ditentukan fase tanaman vegetatif atau generatif yang membutuhkan banyak nutrisi supaya menghasilkan panen melimpah. Fase vegetatif tanaman umumnya di dominansi oleh pertumbuhan daun yang berperan penting dalam proses fotosintesis. Fase generatif dikenal dengan fase reproduksi tanaman yang mulai menghasilkan bunga, terjadi penyerbukan sampai menghasilkan buah. Terkait dengan pengumpulan data RS melalui satelit, setelah peneliti menahu fenologi tanaman dilanjutkan dengan Threshold Value yaitu memisahkan jenis data yang dibutuhkan sesuai kebutuhan pengembangannya di masa depan. Selain threshold value, dikenal pula teknik lain yaitu Threshold Detection untuk mendeteksi obyek berdasarkan fase tumbuh tanaman.

Di dalam pemakaian RS diperlukan perangkat yang sesuai kebutuhan dan dana yang tersedia. Selama ini satelit dan drone dibutuhkan untuk mengumpulkan data akurat dari lapangan. Namun demikian, setiap alat yang digunakan mempunyai keuntungan dan kekurangan masing-masing. Keuntungan penggunaan drone dilengkapi kamera adalah: lebih cepat terbang, dapat dimiliki secara personal dan mempunyai resolusi lebih tinggi dibandingkan dengan satelit. Sayangnya drone juga mempunyai kekurangan yaitu: tidak boleh terbang di atas daerah terlarang (sekitar bandara atau pangkalan militer), drone mengambil gambar hanya pada saat itu dan butuh operator dengan skill khusus untuk menerbangkan drone. Selain membutuhkan skill khusus pengoperasiannya, harga drone yang cukup menguras isi kantong tidak terjangkau oleh petani yang bekerja dengan modal menunggu hasil panen. Sebaliknya penggunaan satelit di dalam teknologi RS mempunyai keuntungan antara lain: mampu mengambil gambar detil suatu daerah sangat luas dalam waktu singkat. Sebagai perbandingan untuk coverage daerah, pengambilan data kota Surabaya dalam luasan lima hektar. Sebuah drone berkamera memerlukan sekitar 300 kali jepret sedangkan sekali jepret satelit sudah memberikan gambar wilayah Jawa Timur. Dua kali jepret satelit telah mengcover luasan Indonesia. Keuntungan lain dari penggunaan satelit adalah: tidak ada larangan mengambil gambar di daerah terlarang dan tidak memerlukan izin khusus dalam mengambil gambar tertentu. Di dalam aplikasi Google Earth, beberapa negara tertentu meminta ditutupnya dari akses publik suatu kawasan tertentu yang menjadi pangkalan militer atau zona rahasia lainnya. Keuntungan lain menggunakan satelit dalam menunjang teknologi RS adalah: tersedia data lawas (misalnya tahun 1972) untuk dijadikan perbandingan dengan kondisi saat ini, pergerakan satelit sangat stabil karena berada di orbit bumi dan melalui rute yang sama. Kekurangan satelit adalah: pergerakannya lambat, satelit dimiliki oleh suatu negara tertentu dan harus ada ijin kerjasama khusus di dalam penggunaan gambar dari satelit itu. Contohnya pada jam 9 pagi di hari X, satelit berada di atas sawah di daerah Pasuruan, enam belas hari kemudian satelit yang sama melintas pada jam yang sama di wilayah itu.

Di era digital terus dilakukan pengembangan teknologi meminimkan peranan manusia berinteraksi dengan lahan yang sulit dijangkau. Penggunaan teknologi berbasis IoT  sangat menghemat waktu, tenaga dan biaya karena mengurangi penggunaan tenaga kerja yang seringkali kurang baik hasil pekerjaannya. Sebagai ilustrasi digunakannya drone spraying untuk aplikasi bahan tertentu di lahan pertanian yang kekurangan nutrisi dan sulit dijangkau manusia. Drone spraying diterbangkan menuju pixel (daerah target) untuk menyiram pupuk atau pestisida menyemprot tanaman yang berada di lokasi terpencil khususnya tanaman budidaya yang wilayahnya sulit dijangkau oleh petani.

Apakah teknologi RS  dapat memberikan data panen di suatu daerah sehingga harga panen stabil dan tidak ada buah yang ‘hilang’ dari pasaran? Ternyata kumpulan data RS mampu memberikan gambaran tentang prediksi panen dan terhindar dari faktor cekaman lingkungan penyebab kehilangan hasil pertanian. Fenomena buah matang bersamaan dapat ditata dengan menggunakan teknologi RS. Mengapa buah cepat matang atau mengalami over ripening? secara alami buah matang mengandung etilen yang merangsang pematangan buah. Keberadaan apel batu khas Malang yang tidak lagi ditemukan di supermarket dan telah tergantikan dengan apel dari Tiongkok menjadi pemandangan lazim hari ini. Ternyata kelimpahan buah impor dari negeri Tirai Bambu terjadi karena petani nun jauh di sana menggarap kebun berbasis teknologi RS. Fenomena ini adalah nyata dan sangat jelas menjadi ancaman untuk hasil panen dalam negeri. Petani Indonesia bakal kehilangan pasar produk pertaniannya jika tidak mau mengadopsi teknologi RS untuk diterapkan ke sistem budidayanya yang saat ini memasuki pasar global. Sebagai ilustrasi sederhana penerapan teknologi RS untuk meningkatkan kesejahteraan petani. Di daerah X terdapat kegiatan wisata petik jeruk yang dikelola oleh perusahaan yang bekerja sama dengan petani. Petani pemilik kebun menjual tiket dan memberikan akses pengunjung boleh makan sepuasnya jeruk ranum yang berada di kebun itu. Inspeksi awal menunjukkan bahwa ternyata jeruk matang fisiologis tidak cukup jumlahnya untuk dinikmati pengunjung yang akan datang. Peneliti di perusahaan itu segera menerbangkan drone berkamera untuk menghitung secara cepat jumlah jeruk siap makan sebelum menjual tiket supaya pengunjung tidak kecewa. ‘Customer is The Future Benefit’ adalah semboyan yang harus dipahami oleh produsen hasil pertanian karena sifat produk perishable atau mudah rusak.

Satelit sebagai perangkat penting RS yang digunakan oleh militer lebih detil dan canggih. Hasil riset berhubungan dengan satelit sangat tergantung dari kebijakan Pemerintah. Narasumber memberikan gambaran, jika petani disiplin menanam padi di seluruh Pasuruan dapat memberi makan seluruh Indonesia dan tidak perlu dilakukan impor beras dari negara lain. Di dalam menunjang ketahanan pangan beberapa hal perlu diperhatikan yaitu: jenis padi di tanam di kabupaten tertentu tidak boleh sama dan sebaiknya jangan menunda menanam padi sesuai instruksi supaya tidak terjadi gagal panen karena datangnya La Nina. Pengetahuan tentang deteksi dini kondisi lahan pertanian beberapa bulan sebelumnya sangat penting dilakukan. Pertanyaan timbul, apakah Pemerintah Indonesia mampu mengelola petani untuk segera menanam komoditi sesuai kebutuhan sebelum timbul bencana kekeringan?

Penggunaan RS di luar bidang pertanian juga membawa manfaat sesuai dengan bidang ilmu tersebut. Untuk kelautan, terdapat program Go-Fish yang dapat mendeteksi berapa liter solar yang digunakan untuk kapal pencari ikan dan mendeteksi dimana tempat yang banyak ikannya. Sayangnya pengembangan program ini mengalami hambatan karena terjadinya wabah Covid-19. Habitat existence untuk anoa (hewan endemik Sulawesi) dapat dilakukan memakai RS untuk menyediakan data satelit tentang kelembaban, suhu, periode kekeringan yang akan melanda beberapa waktu berikutnya dan lain-lain. Semua itu berkaitan erat dengan habitat anoa supaya terjaga kelestariannya. Teknologi RS juga dapat digunakan untuk geo tagging menggunakan Global Positioning System (GPS) dimana tagging berisi GPS  harus dikalungkan ke hewan target. Contohnya burung yang dipasangi kalung GPS sehingga ketahuan berada dimana selama satahun lamanya. Kebutuhan  di masa mendatang dalam bidang peternakan adalah cara deteksi pH dalam perut sapi tanpa mematikan hewannya dan perut sapi yang berubah nilai pH-nya jika makan rerumputan tertentu. Di dalam bidang kedokteran dibutuhkan teknologi RS yang mampu melakukan deteksi gula darah tanpa dilukai dengan memakai sensor tertentu (srn).