Bogor, 16 Oktober 2019. Tim Mahasiswa Teknik Pertanian dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Gadjah Mada berhasil memperoleh Juara II ditingkat Internasional. Kali ini dari ajang Agricultural Engineering for Sustainable Agriculture Production (AESAP) Student Design Competition 2019 yang diselenggarakan di IPB Convention Center pada 14 – 15 Oktober 2019. Kompetisi ini merupakan kegiatan dua-tahunan bagi mahasiswa Teknik Pertanian/ Agricultural Engineering (AE) se-ASEAN untuk memaparkan desain mereka dalam bidang Teknik Pertanian dan Biosistem.

Kompetisi ini mengusung tema “Contribution of Bio-system Engineering for Sustainable Agriculture toward Industrial Revolution 4.0”, AESAP Student Design Competition 2019 hanya mengundang lima tim terbaik sebagai finalis. Tim UGM yang beranggotakan Lukas Wiku, Ahmad Fajar Maulana, dan Dian Fatmawati berhasil lolos sebagai salah satu finalis yang kemudian diundang untuk mempresentasikan hasil desainnya secara langsung di hadapan juri dari berbagai negara perwakilan diantaranya dari Philipine, Jepang, Malaysia dan Indonesia.

Produk desain yang dikembangkan Lukas dkk. adalah Sistem Irigasi Otomatis pada lahan pertanian padi dengan metode System of Rice Intensification (SRI). Peralatan ini mampu mengatur bukaan pintu air dalam mensupplai kebutuhan air sesuai dengan fase pertumbuhan tanaman padi yang mengikuti kaidah bercocok tanam hemat air dengan metode SRI. Fase pertumbuhan tanaman padi meliputi fase vegetative dengan ketinggian air sekitar 0,5 cm, masa penyiangan dengan ketinggian air sekitar 2 – 3 cm, fase generative dengan ketinggian air sekitar 0,5 cm, dan masa panen dengan kondisi air dikeringkan dengan pengurasan (drainase).

Peralatan yang mendukung pengendalian tinggi muka air ini dikembangkan di Smart Agriculture Research, Departemen Teknik Pertanian dan Biosistem UGM dibawah bimbingan Dr. Andri Prima Nugroho. Komponen utamanya menggunakan mikrokontroller (Wemos WSP8266) yang dilengkapi dengan sensor tinggi muka air yang berbasis konduktivitas listrik. Perubahan konduktivitas listirik dibaca sebagai perubahan tegangan analog pin untuk kemudian digunakan untuk aktivasi bukaan katup pipa air sebagai aktuator. Hasil pembacaan dan pengontrolan muka air dikirimkan dan dicatat secara otomatis menggunakan teknologi cloud memanfaatkan WiFi dari GSM untuk pengiriman datanya.

Desain sistem yang dipresentasikan Tim UGM berhasil mendapat Juara II setelah menyisihkan tim dari Romblon State University Philiphine, Universitas Brawijaya, dan Universitas Sriwijaya.

“Alhamdulillah, meskipun dengan persiapan yang terbilang singkat, penjurian yang ketat dan dewan juri yang kritis, kita bisa mengoptimalkan apa yang kita rancang dan dan bisa menyabet gelar juara” ujar Lukas selaku ketua tim setelah pengumuman.

“Meskipun belum bisa menjadi Juara I, harapannya hal ini dapat menjadi motivasi sekaligus pemicu semangat bagi teman-teman mahasiswa lain untuk berinovasi dan menghasilkan sesuatu yang baru untuk memajukan bidang pertanian dengan sentuhan Teknologi” tutup Andri Prima Nugroho yang turut mendampingi saat momen penyerahan hadiah.

Tantangan pertanian di masa depan adalah bagaimana memenuhi kebutuhan pangan yang semakin meningkat dalam kondisi keterbatasan lahan dan adanya pengaruh perubahan iklim (Climate Change) yang menginisasi ketidakstabilan distribusi musim pertahunnya. Plant factory adalah salah satu teknologi masa depan dalam budidaya pertanian yang dapat mengatasi permasalahan ketidakstabilan kondisi lingkungan dan faktor luar, serta pemanfaatan ruang untuk budidaya pertanian. Untuk meningkatkan efektivitas dan efisiensi penerapannya dapat digunakan konsep pertanian presisi yang berupaya mengoptimalkan penggunaan sumberdaya, memaksimalkan ouput (yield), sekaligus mengurangi dampak terhadap lingkungan.

Salah satu tahapan penting dalam produksi yang menentukan kualitas akhir produk pertanian adalah fase  vegetatif yang dapat diamati dari pertumbuhan dan perkembangannya. Pada plant factory, tumbuh kembang diamati secara intensif untuk mengetahui laju dan prediksi panen. Secara konvensional pengamatan tumbuh kembang menggunakan mistar dengan tenaga manusia yang memiliki kelemahan dalam konsistensi, subyektivitas, serta daya tahan untuk pengamatan keseluruhan tanaman. Teknologi terkini memanfaatkan computer vision untuk sistem monitoringnya.

Melihat permasalahan dan tantangan, serta potensi pengembangannya, tim Program Kreativitas Mahasiswa Penelitian Eksakta (PKM-PE) dari UGM yang didanai oleh Ristekdikti tahun 2019 berjudul Depth Preception Camera untuk monitoring tumbuh kembang tanaman ini diinisiai dapat menghasilkan metode baru dalam monitoring pertumbuhan dan perkembangan tanaman dengan memanfaatkan kamera stereo untuk mendukung penerpan konsep pertanian presisi. Tim terdiri dari Mira Aprilia Nur Fadilah dan Ardan Wiratmoko (Teknik Pertanian dan Biosistem 2017) serta Yusuf Abdhul Azis (Teknologi Industri Pertanian 2016) dengan bimbingan Dr. Andri Prima Nugroho di Smart Agriculture Research Departemen Teknik Pertanian dan Biosistem FTP UGM.

Pada penelitian ini menggunakan kamera setereo, jenis kamera dengan lensa buah dua atau lebih dengan sensor gambar yang terpisah untuk setiap lensa, untuk mengambil citra tanaman secara real-time pada periode waktu yang ditentukan kemudian gambar tersebut akan diolah dan dijadikan acuan untuk menghitung ketinggian tanaman dan luasan kanopi pada tanaman dengan memanfaatkan perbedaan kedalaman (depth) pada disparitas warna. Dari pengamatan tinggi tanaman secara periodik dapat diamati pertumbuhannya secara seri waktu, sedangkan luasan kanopi dapat digunakan untuk mengestimasi perkembangan tanaman. Penelitian ini menggunakan objek sayuran dengan berbagai variasi tipe daun pada Plant Factory secara hidroponik sebagai media tanamnya.

“Penggunaan metode Depth Perception untuk diaplikasikan pada pengamatan tinggi dan perkembangan tanaman secara real-time ini akan memberikan kemudahan dalam monitoring laju pertumbuhan dan perkembangan di Plant Factory” Papar Mira Aprilia Nur Fadilah.

Harapan kedepan, dengan adanya metode baru monitoring tanaman yang tepat dan baku akan bisa mengatasi berbagai permasalahan di era industri 4.0 pada sektor pertanian guna meningkatkan efisiensi dan efektivitas produksi di hulu.

Kontributor:

Andri Prima Nugroho, Ph.D.
Penulis adalah Dosen dan Peneliti di bidang Informatika Pertanian, saat ini turut mengembangkan riset mengenai pertanian presisi (Precision Agriculture) di Smart Agriculture Research Group, Laboratorium Energi dan Mesin Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Gadjah Mada.

Kontak E-mail: andrew[at]ugm.ac.id

Evapotranspirasi dan kadar lengas tanah merupakan dua parameter yang dapat digunakan untuk melakukan penilaian terhadap kondisi lingkungan. Evapotranspirasi dan kadar lengas sangat erat hubungannya dengan kebutuhan air pada tanaman. Evapotranspirasi dan kadar lengas tanah dipengaruhi oleh kondisi lingkungan seperti suhu, kelembaban, kecepatan angin, dan radiasi matahari. Pada penelitian ini dilakukan perancangan peralatan monitoring evapotranspirasi dan kadar lengas tanah untuk mengamati perilaku laju evapotranspirasi dan kadar lengas tanah pada tanaman.

Monitoring sistem ini merupakan salah satu bentuk aplikasi manajemen pertanian presisi di daerah tropis seperti Indonesia. Sistem monitoring evapotranspirasi dan kadar lengas tanah terdiri dari rangkaian mikrokontroler Arduino yang dihubungkan dengan sensor digital suhu dan kelembaban DHT22, sensor radiasi matahari GY-2561, dan sensor lengas tanah WD-3. Sistem monitoring ini dihubungkan dengan web server untuk melakukan penyimpanan data dan pemantauan kondisi lingkungan secara real-time. Uji kinerja dilakukan dengan penggunaan peralatan untuk pengamatan kondisi lingkungan secara kontinyu serta perilaku evapotranspirasi dan kadar lengas.

Hasil perancangan berupa sistem monitoring dapat digunakan untuk pengamatan laju evapotranspirasi dan kadar lengas tanah secara kontinyu dan real-time. Hasil uji kinerja peralatan menunjukkan bahwa sistem monitoring dapat digunakan untuk mengamati kondisi lingkungan secara kontinyu dengan 98,66% data terkirim atau 1,34% data hilang karena ketidaktersediaan sumber daya listrik karena pemadaman. Pengamatan perilaku menunjukkan bahwa kenaikan laju evapotranspirasi diikuti oleh penurunan kadar lengas tanah pada waktu – waktu tertentu yaitu pada pukul 10.00-15.00 WIB. Dengan mengetahui hal tersebut, dapat diperkirakan waktu yang tepat untuk memenuhi kebutuhan air tanaman guna menunjang penerapan manajemen pertanian presisi di daerah tropis.

Penelitian ini dilaksanakan oleh Lukman Hanif Rifai, dari Smart Agriculture Research Group, Departemen Teknik Pertanian dan Biosistem, Fakultas Teknologi Peranian, Universitas Gadjah Mada.

Kontributor:

Kontributor:

Lukman Hanif Rifai, STP
Penulis adalah Alumni Smart Agriculture Research Group, Laboratorium Energi dan Mesin Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Gadjah Mada. Berpengalaman dibidang perancangan Field Monitoring System dan Pertanian Presisi.

Monitoring kondisi lingkungan merupakan salah satu bentuk penerapan manajemen pertanian presisi dengan tujuan untuk memberikan informasi kondisi lingkungan secara real-time. Pada penelitian ini dilakukan perancangan peralatan monitoring kondisi lingkungan menggunakan Jaringan Sensor Nirkabel (JSN) untuk meningkatkan fleksibilitas dalam penerapannya di lapangan serta memanfaatkan tenaga surya sebagai sumber dayanya sehingga mengurangi ketergantungan pada suplai listrik dari PLN. Peralatan monitoring kondisi lingkungan terdiri dari komponen monitoring node dan gateway node. Monitoring node menggunakan Arduino Fio sebagai unit mikrokontroler, sedangkan gateway node tersusun atas Arduino Ethernet yang dihubungkan dengan router Wi-Fi GSM untuk terkoneksi ke Internet.

Transmisi data secara nirkabel dari monitoring node ke gateway node menggunkan modul Xbee S1 dengan interval waktu pengiriman data tertentu. Uji kinerja alat dilakukan dengan mengamati konsumsi daya baterai berdasarkan variasi interval waktu pengambilan data yaitu 5 menit, 10 menit, 20 menit, 30 menit, dan 60 menit. Hasil perancangan adalah berupa peralatan monitoring yang dapat digunakan untuk pemantauan kondisi lingkungan secara nirkabel dan dengan tenaga surya.

Berdasarkan hasil uji kinerja peralatan, daya tahan baterai berdasarkan variasi interval waktu pengambilan data pada 5 menit, 10 menit, 20 menit, 30 menit, dan 60 menit adalah 28 jam, 30 jam, 36 jam, 40 jam dan 48 jam. Dalam perancangan alat ini yang perlu dipertimbangkan adalah jumlah sensor yang digunakan, interval waktu pengambilan data, kapasitas baterai, kapasitas solar panel, dan faktor lingkungan yaitu intensitas cahaya matahari.

Referensi

http://etd.repository.ugm.ac.id/index.php?mod=penelitian_detail&sub=PenelitianDetail&act=view&typ=html&buku_id=154484&obyek_id=4

Kontributor:

M.Hafizh Jabbar, STP
Penulis adalah Alumni Smart Agriculture Research Group, Laboratorium Energi dan Mesin Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Gadjah Mada. Berpengalaman dibidang perancangan field monitoring system berbasis microcontroller dan Cloud Technology.

Hidroponik merupakan teknik bercocok tanam tanpa menggunakan tanah melainkan menggunakan larutan nutrisi. Tanaman membutuhkan nutrisi mikro dan makro yang terdapat dalam larutan nutrisi untuk tumbuh. Salah satu permasalahan yang mengakibatkan menurunnya produksi tanaman hidroponik adalah tercemarnya larutan hidroponik dengan pathogen, bakteri, dan alga.

Metode yang efektif untuk mengatasi permasalahan ini adalah dengan memanfaatkan UV sterilizer dimana sinar UV memiliki panjang gelombang yang lebih pendek dari cahaya tampak. Pada panjang gelombang tertentu sinar UV dapat membunuh bakteri, virus dan mikroorganisme. Namun selain membunuh bakteri dan mikroorganisme, sinar UV juga dapat membunuh kandungan dalam larutan nutrisi yang dibutuhkan tanaman seperti kandungan besi. Sebagai unsur yang penting bagi tanaman, besi mempunyai peran penting dalam metabolisme tanaman seperti yang dijelaskan oleh Mehraban (2008).

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis efek sterilizer UV pada kadar besi dalam larutan nutrisi dan mengevaluasi kinerja sistem sterilisasi UV dengan membandingkan pertumbuhan tanaman dengan dan tanpa sterilisasi UV. Pada penelitian ini dilakukan variasi penyinaran UV terhadap larutan nutrisi selama 8 jam/hari, 4 jam/hari, dan 2 jam/hari. Persentase penurunan kadar besi pada laju aliran 5,15 mL/detik untuk 2 jam/hari dan 4 jam/hari adalah 79,23% dan 91.98%, dan pada 11,76mL/detik adalah 86,5%.

Maka dapat diketahui bahwa semakin lama penyinaran UV pada aliran 5,15mL/detik menunjukkan semakin besar kehilangan kadar besi pada larutan Hoagland. Laju penurunan kandungan besi yang didekati dengan persamaan linear menunjukkan bahwa semakin lama laju penyinaran juga mempercepat laju penurunan kadar besi. Kinerja sterilizer UV pada pertumbuhan tanaman diamati dari berat basah dan berat kering tanaman pada perlakuan dengan dan tanpa UV sterilizer menunjukkan bahwa durasi 2 dan 4 jam/hari menghasilkan perbedaan berat basah yang signifikan. Meskipun demikian, untuk berat kering, tidak ada perbedaan signifikan untuk semua variasi.

Poster Penelitiannya sebagai berikut

Referensi 

http://etd.repository.ugm.ac.id/index.php?mod=penelitian_detail&sub=PenelitianDetail&act=view&typ=html&buku_id=162326&obyek_id=4

Kontributor:

Bimo Sandi Pratidina, STP
Penulis adalah Alumni Smart Agriculture Research Group, Laboratorium Energi dan Mesin Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Gadjah Mada. Berpengalaman dibidang perancangan sistem sterilisasi pada Plant Factory, Student Exchange Program ke Maejo University Thailand.

Sobat Smart Farmer, berikut ini kami sajikan poster penelitian mengenai pengembangn sistem monitoring pertumbuhan tanaman berbasis jaringan sensor nirkabel yang digunakan pada budidaya hidroponik di plant factory. Penelitian ini dilaksanakan oleh Zaidan Alif Muttaqin melalui skema penelitian kerjasama Departemen Teknik Pertanian dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Gadjah Mada dengan Faculty of Engineering and Agroindustry, Maejo University, Thailand. Penelitian ini difokuskan pada perancangan dan evaluasi kinerja sistem monitoring. Evaluasi kinerjanya pada budidaya tanaman sayur di plant factory skala Lab di Maejo Thailand.

Sistem yang dibangun berbasis Wemos D1 yang mampu berkomunikasi secara nirkabel dengan jaringan Wi-Fi, terhubung dengan jaringan cloud sebagai basis data online terintergrasi. Hasi perancangan adalah berupa sensor node yang masing-masing memiliki sensor, diantaranya sensor Temperature, Humidity, Intensitas Cahaya, Suhu Air, dan PH. Hasil pengujian berupa data pengamatan kondisi lingkungan pada masing-masing rak pada budidaya tanaman hidroponik, transmisi sinyal untuk pengujian kekuatan pengiriman data dari jarak dekat hingga jauh sehingga diperoleh jarak yang iizinkan untuk pemasangan sensor node barbasis wemos D1.

Informasi selengkapnya, silakan melihat pada poster penelitian sebagai berikut:

Adapun intisari dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

Plant factory adalah fasilitas yang bertujuan untuk meningkatkan produksi pertanian dengan menggunakan lingkungan yang terkendali. Salah satu budidaya pertanian yang sering diterapkan di plant factory adalah hidroponik, yang merupakan teknik menumbuhkembangkan tanaman tanpa medium tanah. Dalam budidaya hidroponik, kondisi lingkungan (Suhu, Kelembaban, Intensitas cahaya, pH, Suhu air, dan EC) merupakan faktor utama yang menentukan kualitas produk. Masalah yang sering timbul dalam budidaya hidroponik konvensional adalah sulitnya untuk memantau kondisi lingkungan karena terus-menerus berubah. Diperlukan sistem monitoring untuk memecahkan masalah tersebut. Sistem monitoring adalah sistem yang digunakan untuk memantau kondisi lingkungan secara real-time dengan bantuan sensor lingkungan. Selain itu, ada beberapa parameter dari kondisi lingkungan yang akan dipantau, sehingga dibutuhkan banyak jenis sensor, dan penempatannya berbeda-beda. Untuk mengatasi masalah tersebut, sistem monitoring telah dikembangkan dengan berbasis pada Wireless Sensor Network (WSN) untuk mengurangi kompleksitas instalasi kabel. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk merancang sistem monitoring kondisi lingkungan untuk sistem hidroponik plant factory berbasis pada WSN dan mengevaluasi kinerja dari sistem tersebut. Sistem monitoring terdiri dari sensor node dan server, komponen yang digunakan dalam sensor node adalah Mikrokontroler Wemos D1 Mini, Sensor suhu air dan kelembaban (DHT22), Sensor intensitas cahaya (GY-2561), Sensor suhu air dan EC (WD-3-basah-5E), dan Sensor pH (SKU: SEN0161). Sementara perangkat server menggunakan Raspberry Pi 1 Model B. Setiap sensor node mengirim data lingkungan ke server, kemudian server merekam data tersebut ke dalam database kemudian menampilkannya pada aplikasi web untuk meningkatkan aksesibilitasnya. Evaluasi kinerja dilakukan dengan uji data hilang dan uji jarak dan kekuatan sinyal. Hasil rancangan berupa sistem monitoring lingkungan yang mampu memantau kondisi lingkungan terus-menerus dan secara real-time. Dengan memahami perilaku kondisi lingkungan melalui perangkat monitoring, memudahkan pengguna untuk merancang pengendalian parameter lingkungan dan penjadwalan penggantian larutan nutrisi. Dari uji data hilang, kinerja sistem monitoring adalah 97.04% dan 2.94% data hilang yang disebabkan oleh kegagalan sensor dalam membaca data. Hasil dari uji jarak dan kekuatan sinyal, jarak optimum dari sensor node ke access point sampai dengan 15 m dengan kekuatan sinyal -70 dBm.

 

Referensi

http://etd.repository.ugm.ac.id/index.php?act=view&buku_id=162331&mod=penelitian_detail&sub=PenelitianDetail&typ=html

Kontributor:

Zaidan Alif Muttaqin, STP
Penulis adalah Alumni Smart Agriculture Research Group, Laboratorium Energi dan Mesin Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Gadjah Mada. Berpengalaman dibidang perancangan WSN pada Plant Factory, Student Exchange Program ke Maejo University Thailand.

 

Penelitian mengenai pemanfaatan informasi dalam sistem produksi pertanian saat ini mendapatkan perhatian khusus, dengan maraknya pendekatan penelitian berbasis penggunaan teknologi informasi dan komunikasi (Information and communication technology). Penggunaan teknologi in imemungkinkan perekaman secara mendetil proses-proses yang terlibat mulai dari hulu sampai dengan hilir, mulai dari lingkungan (environment) juga sampai pada tanaman (crop). Data yang disimpan dalam basis data (database) semakin lama semakin besar, seiring berjalannya waktu pengamatan dalam proses produksi. Analisis data yang tersimpan dalam jumlah besar biasa disebut dengan Big Data Analysis atau analisis data besar.

Penggunan Big Data Analysis dapat memberikan pemahaman kepada petani dari hasil ekstraksi nilai informasi yang mungkin dapat memberikan manfaat untuk meningkatkan produktivitas. Sejauh ini, metode analisis big data sudah banyak dimanfaatkan untuk mendukung aktifitas industri, namun untuk bidang pertanian masih perlu untuk dieksplor lebih lanjut.

Pada artikel ini akan coba dilakukan review mengenai penelitian atau kegiatan yang terkait dengan Big Data Analisis pada penerapan bidang pertanian berikut dengan kasus yang sesuai dengan penerapanya.

Sudah dilakukan review dari sebanyak 34 penelitian mengenai Big Data, sekaligus melihat permasalahan yang diselesaikan, solusi yang diajukan, tools yang digunakan, algoritma dan data yang dipakai, dimensi dari big data yang dimanfaatkan, skala pemanfaatan, dan impact nya terhadap keseluruhan proses.

Kesimpulan yang dapat diambil dari review ini adalah masih banyak potensi penerapan Big Data untuk penerapan dibidang pertanian guna menuju pertanian modern, mulai dari kemampuan hardware, software, teknik, dan metode untuk big data. Untuk penerapan yang lebih lanjut maka keteresediaan data yang dapat diakses oleh publik perlu ditingkatkan lagi. Aktivitas penelitian di sektor big data masih dalam tahap pengembangan awal, jadi tantangan dan juga potensi masih terbuka lebar untuk bisa diselesaikan.

Apabila anda tertarik untuk mempelajari lebih detil terhadap review mengenai Big Data ini, silakan mengakses link berikut untuk penjelasan lebih lanjut.

Referensi 

Kamilaris, A., Kartakoullis, A., & Prenafeta-Boldú, F. X. (2017). A review on the practice of big data analysis in agriculture. Computers and Electronics in Agriculture, 143, 23-37.

Kontributor:

[simple-author-box]

Indonesia adalah negara agraris dengan 200juta lahan dan 25% digunakan untuk aktivitas pertanian. Kegiatan pertanian ini mengambil peran penting dalam ekonomi nasional dengan kontribusinya pada Gross Domestic Product (GDP) sebesar 15,4% (Anggarendra, 2016). Aktivitas pertanian yang dilakukan umumnya pada tanman pangan dan hortikultura, dengan budidaya pertanian lahan terbuka. Sistem pengelolaan pertanian lahan terbuka ini sangat erat kaitannya dengan dinamika perubahan iklim dan kondisi lingkungan.

Tantangan yang saat ini dihadapi dalam aktivitas budidaya petanian adalah keterbatasan sumberdaya alam, modal, dan pengetahuan terhadap teknologi. Selain itu, faktor lahan yang semakin menurun karena alih fungsi menjadi pemukiman juga menjadi tantangan tersendiri untuk dapat mengoptimalkan kondisi yang ada. Disisi lain, populasi penduduk Indonesia semakin meningkat dengan laju pertumbuhan rata-rata   juta jiwa/tahun (). Oleh karena itu, sistem pertanian yang optimal dengan produksi yang maksimal diperlukan untuk bisa diadopsi pada pertanian di Indonesia.

Konsep Pertanian Presisi

Pertanian presisi adalah konsep pertanian dengan pendekatan sistem untuk menuju pertanian dengan rendah pemasukan (low-input), efisiensi tinggi, dan pertanian berkelanjutan (Shibusawa, 1998). Definisi lain menyebutkan bahwa, Pertanian presisi adalah sistem pertanian yang mengoptimalkan penggunaan sumberdaya untuk mendapatkan hasil yang maksimal dan juga mengurangi dampak terhadap lingkungan. Konsep yang diperhatikan diantaranya dengan pendekatan sistem yang memperhatikan Input, Proses, Output.

Untuk dapat mempelajari Pertanian Presisis, berikut ini kerangka kerja (framework) pertanian presisi yang dikemukakan oleh Stafford (2000), yang menjelaskan bahwa pertanian presisi merupakan aliran informasi yang dioptimalkan pada setiap tahapan sistem, seperti disajikan pada Gambar 1. Beberapa teknologi kunci yang meliputi diantaranya disajikan sebagai berikut:

A. Input

1. Posisitiong System (Sistem posisi)

Posisi merupakan tahapan awal dalam penerapan pertanian presisi, beberapa ciri diantaranya adalah penggunaan GPS (global possitioning system) untuk penentuan lokasi yang presisi. Contoh penerapannya misalknya treking lokasi peralatan pertanian, sensor, dan juga pergerakan.

b. Sensing System

Sistem sensor adalah penggunaan peralatan berupa sensor untuk kegiatan-kegiatan yang sesuai dengan tujuan, berikut ini beberapa penerapan sensor untuk aplikasi-aplikasi khususu:

b.1. Soil and Environment

Tanah dan kondisi lingkungan adalah elemen yang penting dalam budidaya tanaman. Pada pengamatan di tanah, beberapa faktor yang dapat diamati antaralain: PH, Electrical Conductivity (EC), Kadar lengas tanah, dll. Untuk lingkungan, beberapa pengamatan diantaranya Temperatur, Humidity, Solar radiasi, CO2, Gas lain, dan juga penerapan di perairan misalnya DO (dissolved oxygen), BOD, PH, dll.

b.2. Plant or Crop Sensing

Sensor yang digunakan untuk mengamati tanaman dan juga kondisi perilakunya. Contoh penerapan sensor tanaman adalah pengukuran pertumbuhan tanaman, perkembangan buah, pergerakan tanaman, ritme sirkadian.

b.3. Postharvest and Food Quality Sensing

Pengamatan kualitas hasi pertanian berikut dengan metode destruktif maupun non-destruktif. Penerapan non-destruktif menggunakan Image processing, e-nose, dan juga Near Infra Red Spectroscopy. Kualitas hasil dengan destruktif misalnya penetromter, kekenyalan, sensor kematangan buah, dll.

B. Information Management (Prosesing)

Beberapa aplikasi yang terkait dengan manajemen informasi diantaranya:

1. Information System
2. Management Information System
3. Expert System
4. Decision Support System

C. Precise Application (Output)

Aplikasi pertanain presisi diantaranya penerapan VRT (Variable Rate Application), Robotic, Control System, dan Juga pengguaan Aktuator yang terpadu dengan komponen A, dan B sebelumnya.

Penutup

Aplikasi sistem Pertanian presisi dengan pendekatan sistem berikut dengan contoh teknologi kunci (key technology) disajikan dengan penerapannya. Penggunaan teknologi menjadi pendukung dalam adopsi teknogi ini. Namun, disisi lain, selain faktor teknologi, faktor manusia sebagai penggerak dan pelaksana aktivitas pertanian juga perlu untuk didukung. Pertanian presisi berbasis pengetahuan perlu untuk dikembangkan lebih lanjut guna menghadapi peruban iklim global dan tantangan era industri 4.0.

Referensi

R. Anggarendra, C. S. Guritno, M. Singh, S. Kaneko, and M. Kawanishi, “Climate Change Policies and Challenges in Indonesia,” pp. 295–304, 2016.

J. V. Stafford, “Implementing precision agriculture in the 21st century,” J. Agric. Eng. Res., vol. 76, no. 3, pp. 267–275, 2000.

Andri Prima Nugroho, Ph.D.
Penulis adalah Dosen dan Peneliti di bidang Informatika Pertanian, saat ini turut mengembangkan riset mengenai pertanian presisi (Precision Agriculture) di Smart Agriculture Research Group, Laboratorium Energi dan Mesin Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Gadjah Mada.

Penerapan konsep pertanian presisi dengan mengadopsi Teknologi cloud sudah dapat diwujudkan untuk membantu mengoptimalkan proses produksi pertanian. Beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam penerapannya adalah aspek keberlanjutan (sustainability). Dari sisi teknis, hardware dan software, serta data dan informasi pendukung (infoware), pertanian presisi dapat di adaptasikan untuk dapat diterapkan pada pertanian tropis baik untuk sistem konvensional maupun CF. Sedangkan dari sisi budaya, ada manusia (humanware), organisasi kelembagaan (organoware), masih perlu untuk dikaji lebih lanjut. Model keterkaitan antar sub-sistem dan strategi implementasi dapat dilihat pada Gambar 3.3. Tahapan dan berikut dengan kaitannya dengan pemanfaatan sumber daya alam untuk proses produksi akan dijelaskan lebih lanjut.

Tahapan pertama adalah sub-sistem manusia (humanware) yang mulai menyadari perlunya adopsi atau adaptasi pertanian modern. Secara konvensional, pemerintah sudah memiliki program peningkatan kualitas dan kuantitas produk pertanian melalui program panca dan sapta usaha tani. Panca usaha tani meliputi: (i) pemilihan bibit unggul, (ii) pengolahan tanah yang baik, (iii) pemupukan yang tepat, (iv) pengendalian hama dan penyakit tanaman, dan (v) pengairan atau irigasi yang baik. Sedangkan Sapta usaha tani dengan penambahan pada ranah off-farm, yaitu: (vi) penanganan pascapanen, dan (vii) pemasaran hasil pertanian. Pengetahuan dasar bercocok tanam yang sudah dikuasai petani dengan penerapan panca dan sapta usaha akan dioptimalkan dengan pemanfaatan Teknologi Baru (Pertanian 4.0) yang menerapkan konsep pertanian presisi.

Tahapan kedua yaitu penggunaan peralatan pendukung (tools) seperti field monitoring system (fms), Automatic Weather Station (AWS), atau sistem informasi cuaca online, kalender tanam, dll. Penggunaan hardware dan software ini secara umum sudah diterapkkan dibeberapa tempat. Usaha untuk penerapannya juga terkait dengan manusia yang mampu dan mau mempelajari bagaimana menggunakan peralatannya dan memanfaatkan informasi dari data hasil pengukuran sensor dari instrument yang dipasang pada spesifik lokasi. Apabila menilik diagram piramida Data-Information-Knowledge-Wisdom (DIKW), level ini sudah pada level pemanfaatan informasi. Pemanfaatan informasi untuk mendukung proses produksi pertanian ini sudah masuk pada level Information – Knowledge, dimana transformasinya memerlukan pendampingan dari Ahli. Pengetahuan bisa diperoleh dari pengalaman individu, membaca, ataupun sharing dari sesama petani atau penyuluh (ahli).

Tahapan ketiga adalah penyusunan tata-kelola atau pengorganisasian (organoware). Pengorganisasian yang jelas untuk mengatur aspek teknis dan non-teknis (budaya dan manusia) baik di ranah on-farm ataupun off-farm. Pengelolaan Informasi dan pengetahuan untuk mendukung proses pembelajaran sistem pertanian yang lebih efektif dan efisien. Tidak hanya itu, pemanfaatan sumber daya alam seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1 perlu juga dikelola dengan pendekatan sistem

Dari ketiga tahapan diatas, sisi Hardware dan Software, sudah tidak begitu bermasalah, karena saat ini banyak perusahaan/start-up yang menyediakan jasa terkait bidang pertanian. Faktor manusia (humanware) sebagai fondasi dan pusat penggerak kegiatan pertanian. Perlu upaya pendampingan untuk menjaga keberlanjutan sistem pertanian, khususnya bagaimana melestarikan pengetahuan untuk dapat dilestarikan, dijaga, dan dibagikan pada generasi penerus.

Kontributor:

Andri Prima Nugroho, Ph.D.
Penulis adalah Dosen dan Peneliti di bidang Informatika Pertanian, saat ini turut mengembangkan riset mengenai pertanian presisi (Precision Agriculture) di Smart Agriculture Research Group, Laboratorium Energi dan Mesin Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Gadjah Mada.

Kontak E-mail: andrew[at]ugm.ac.id

Proses produksi pertanian sangat erat kaitannya dengan pemanfaatan sumberdaya alam. Keterbatasan ketersediaan air ini menuntut sebuah sistem pertanian yang mampu mengefisienkan penggunaan air serta tetap mendapatkan output (yield) yang memenuhi target kebutuhan pangan. Selain itu, fenomena perubahan iklim global, perkembangan penduduk yang relatif cepat, serta penurunan alih fungsi lahan ke pemukiman, konsep City Farming (CF) atau Urban Farming menjadi pilihan untuk pemenuhan kebutuhan pangan. Oleh karena itu, pertanian presisi atau Precision agriculture (PA) menjadi salah satu pendekatan yang dapat diadopsi untuk peningkatan produktivitas pertanian dengan mengoptimalkan pemanfaatan sumberdaya dengan penggunaan Teknologi sepadan. Konseptual model hubungan penggunaan sumber daya alam dan adopsi teknologi baru dapat dilihat pada Gambar 1. yang menunjukkan adanya City Farming sebagai salah satu usaha tani yang memanfaatkan teknologi baru serta harus berdampingan dengan sistem pertanian konvensional.

Tujuan dari makalah ini adalah menyajikan penerapan dan strategi implementasi konsep pertanian presisi yang merupakan adopsi teknologi baru pada sistem pertanian modern dalam kaitanya dengan kebijakan modernisasi irigasi pada level makro.

Konsep pertanian presisi diterapkan untuk mengoptimalkan proses produksi pertanian pada City Farming melalui kegiatan (a) Pengamatan kondisi lingkungan budidaya secara real-time, (b) Penilaian kondisi lingkungan dengan estimasi hilangnya air dari permukaan yang direpresentasikan oleh nilai evapotranspirasi referensi secara real-time, (c) Kontrol irigasi mikro dengan berbagai metode kontrol, dan (d) pengamatan respon tanaman terhadap perlakuan kondisi lingkungan untuk meningkatkan pengetahuan petani pengguna. Terdapat lima sub-sistem yang perlu diperhatikan dalam strategi penerapan pertanian presisi pada City Farming yaitu: humanware, hardware, software, inforware, dan organoware. Faktor manusia (humanware) sebagai fondasi dan pusat penggerak kegiatan pertanian pendampingan dan sistem pengelolaan pengetahuan untuk menjaga keberlanjutan sistem pertanian pangan dimasa yang akan datang.

 

Kata kunci: Pertanian presisi, precision agriculture, city farming, modernisasi irigasi,

Makalah ini dipresentasikan oleh Andri Prima Nugroho di Forum Irigasi Indonesia (FII) 2018, Road to ICID 2019, yang diselenggarakan oleh Bappenas dan IFAD.

Kontributor:

Andri Prima Nugroho, Ph.D.
Penulis adalah Dosen dan Peneliti di bidang Informatika Pertanian, saat ini turut mengembangkan riset mengenai pertanian presisi (Precision Agriculture) di Smart Agriculture Research Group, Laboratorium Energi dan Mesin Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Gadjah Mada.

Kontak E-mail: andrew[at]ugm.ac.id