Oleh: Rizal Bahara, STP, MM
Sumber daya alam mempunyai peranan penting bagi kehidupan manusia. Sumber daya alam bagi berbagai komunitas di Indonesia bukan hanya memiliki nilai ekonomi tetapi juga makna sosial, budaya dan politik. Sumberdaya alam berperan penting dalam pembentukan peradaban pada kehidupan manusia, sehingga setiap budaya dan etnis memiliki konsepsi dan pandangan dunia tersendiri tentang penguasaan dan pengelolaan dari sumber daya alam.
Konsepsi kosmologi dan pandangan dunia tentang sumberdaya alam terutama tanah pada beberapa etnis di Indonesia memiliki persamaan, yakni tanah sebagai entitas yang integral atau sebagai suatu ekosistem. Secara umum tata kelola sumber daya alam yang dilakukan oleh suatu komunitas adat mengenal adanya beragam status penguasaan dan pemanfaatannya.
Pengelolaan sumber daya alam merupakan upaya untuk memenuhi kebutuhan hidup individu dan komunitas di suatu wilayah. Di Indonesia, sebagai negara agraris, pertanian bukan hanya menjadi mata pencaharian utama, tetapi juga penyedia pangan yang sangat penting serta pilar pendukung pertumbuhan ekonomi. Ini tercermin dari beragam jenis tanaman, baik tahunan maupun musiman, serta hasil produksi dan aktivitas pengusahaannya yang mencakup cakupan komoditas yang luas.
Pertanian dianggap sebagai dasar kehidupan bagi spesies manusia karena merupakan sumber utama biji-bijian makanan dan bahan baku lainnya. Ini memainkan peran penting dalam pertumbuhan ekonomi negara. Ini juga memberikan peluang kerja yang cukup besar bagi masyarakat. Pertumbuhan di sektor pertanian diperlukan untuk pengembangan kondisi ekonomi negara.
Sayangnya, banyak petani masih menggunakan metode pertanian tradisional yang menghasilkan hasil panen dan buah-buahan yang rendah. Tetapi di mana pun otomatisasi telah diterapkan dan manusia telah digantikan oleh mesin otomatis, hasilnya akan lebih baik dan dapat ditingkatkan Oleh karena itu perlu adanya penerapan ilmu pengetahuan dan teknologi modern di sektor pertanian untuk meningkatkan hasil panen.
Pandangan tentang keberlanjutan dalam konteks pertanian didasarkan pada teori multifungsi pertanian, yang mencakup empat aspek utama, yaitu fungsi hijau (green functions) yang mencakup pengelolaan alam, satwa liar, habitat satwa liar, kesejahteraan hewan, keanekaragaman hayati, daur ulang hara, dan pengurangan emisi karbon.
Manfaat publik lainnya yang ditawarkan oleh pertanian adalah layanan biru (blue services), yang mencakup manajemen air, peningkatan kualitas air, pengendalian banjir, pemanenan air, dan sumber energi angin. Fungsi ketiga disebut layanan kuning (yellow services), yang mencakup keberlanjutan pedesaan, pelestarian warisan budaya dan sejarah, pembentukan identitas regional, dan pengembangan sektor agrowisata. Terakhir, ada fungsi putih pertanian (white function), yang fokus pada ketahanan dan keamanan pangan.
Pembangunan berkelanjutan sering kali terdiri dari tiga komponen utama, yaitu dimensi ekonomi, sosial, dan ekologis yang sering disebut sebagai 3P (profit, people, planet). Dalam konteks 3P ini, keempat fungsi pertanian dapat diintegrasikan secara sinergis, dengan fungsi profit (white function) berfokus pada aspek ekonomi, fungsi people (yellow service) mendukung kesejahteraan sosial, dan fungsi planet (green function dan blue service) berperan dalam menjaga keberlanjutan lingkungan.
Sementara itu, Industri 4.0 merujuk pada perkembangan dalam revolusi industri di mana mesin dapat berkomunikasi dengan manusia melalui teknologi internet. Teknologi ini sering disebut sebagai teknologi cerdas dan memiliki potensi penerapan yang luas, termasuk dalam sektor-sektor seperti manufaktur, kesehatan, energi, perdagangan, dan bahkan pertanian. Penerapan teknologi Industri 4.0 dalam sektor pertanian sering disebut sebagai smart agriculture.
Smart agriculture adalah upaya menerapkan teknologi Industri 4.0 untuk mengembangkan pertanian modern dengan tingkat presisi yang tinggi, yang melibatkan pemantauan hasil pertanian, pemetaan lahan pertanian, pengelolaan irigasi, penyimpanan produk pertanian, pengiriman produk ke konsumen, dan banyak lagi. Dengan memanfaatkan layanan big data berbasis cloud, Internet of Things, Global Position System (GPS), dan teknologi Drone dalam sektor pertanian, diharapkan dapat meningkatkan kualitas dan kuantitas produksi dalam industri pertanian sambil tetap memperhatikan kelestarian lingkungan.
Saat berpidato pada Sidang Terbuka Dies Natalis ke-60 Institut Pertanian Bogor (IPB), Presiden Joko Widodo menyebut bahwa tantangan berupa krisis energi, pangan, dan ekonomi, disrupsi teknologi, hingga tantangan geopolitik harus bisa dimanfaatkan oleh Indonesia dengan melakukan inovasi-inovasi besar sehingga bisa menjadi peluang bagi Indonesia. Untuk berinovasi kita jangan takut dengan teknologi.
Teknologi Industri 4.0
Mayoritas penelitian menunjukkan bahwa penggunaan jaringan sensor nirkabel telah menjadi umum, dimana data dikumpulkan dari berbagai jenis sensor dan kemudian dikirim ke server utama menggunakan protokol nirkabel. Data ini memberikan wawasan tentang faktor-faktor lingkungan yang berkontribusi pada pemantauan sistem. Walaupun pemantauan faktor-faktor lingkungan penting, namun hal ini belum cukup untuk meningkatkan hasil panen secara menyeluruh.
Terdapat sejumlah faktor lain yang juga berperan besar dalam memengaruhi produktivitas pertanian. Faktor-faktor ini mencakup serangan serangga dan hama yang dapat diatasi dengan menggunakan insektisida dan pestisida yang sesuai. Selain itu, petani juga harus menghadapi masalah seperti serangan hewan liar dan burung selama pertumbuhan tanaman, serta potensi pencurian saat masa panen. Bahkan setelah panen, tantangan penyimpanan tanaman juga menjadi perhatian.
Untuk mengatasi semua masalah ini, diperlukan pengembangan sistem terintegrasi yang dapat mengatasi semua aspek yang memengaruhi produktivitas pertanian, mulai dari tahap budidaya hingga panen dan penyimpanan pasca panen. Pengenalan smart farming diharapkan mampu menjadi solusi yang komprehensif untuk mengatasi tantangan-tantangan ini.
Lima teknologi kunci yang mendukung pengenalan Industri 4.0 mencakup Internet of Things (IoT), Kecerdasan Buatan (Artificial Intelligence), antarmuka Manusia-Mesin (Human-Machine Interface), teknologi robotik dan sensor, serta teknologi pencetakan 3D. Semua ini merubah cara manusia berinteraksi hingga pada tingkat yang paling dasar, dengan fokus pada peningkatan efisiensi dan daya saing di berbagai industri.
Selain teknologi-teknologi utama tersebut, Industri 4.0 juga melibatkan teknologi cerdas lainnya seperti drone, sistem penentuan lokasi global (GPS), penyimpanan berbasis cloud, kamera digital, dan penggunaan sensor-sensor untuk mengumpulkan data yang diperlukan. Dengan menerapkan Industri 4.0 dalam sektor pertanian, harapannya adalah bahwa proses pertanian dapat menjadi lebih efisien, yang pada gilirannya akan menghasilkan peningkatan produktivitas dan daya saing.
Salah satu aspek yang dapat diterapkan dalam pertanian cerdas dengan teknologi Industri 4.0 adalah otomatisasi dan penggunaan Internet of Things (IoT). IoT dengan cepat mengemban perannya di berbagai bidang aplikasi karena potensinya yang dapat dilihat dalam berbagai skenario. Di sektor pertanian, IoT dapat memberikan manfaat yang signifikan dengan meningkatkan efisiensi operasional melalui penggunaan sumber daya yang lebih tepat, pemantauan kondisi penyakit, serta optimalisasi proses panen.
Robot pintar yang menggunakan GPS dan dikendalikan dari jarak jauh dapat digunakan untuk melaksanakan berbagai tugas, seperti penyiangan, penyemprotan, pemantauan tingkat kelembaban, mengusir burung dan hewan, serta menjaga keamanan. Selain itu, sistem irigasi pintar yang berdasarkan data lapangan real-time dan manajemen gudang pintar, termasuk pemeliharaan suhu, kelembaban, dan deteksi pencurian, juga dapat diimplementasikan.
Semua operasi ini dapat dikendalikan melalui perangkat pintar yang terhubung ke Internet dan dioperasikan melalui antarmuka sensor, modul Wi-Fi atau ZigBee, kamera, serta aktuator yang dikontrol oleh mikrokontroler dan Raspberry Pi.
Pemerintah mendukung pengembangan teknologi smart agriculture sebagai langkah untuk mencapai ketahanan pangan nasional dengan harapan bahwa teknologi ini akan meningkatkan produktivitas pertanian dan mengurangi biaya operasional. Pendekatan smart agriculture bertujuan untuk meningkatkan hasil pertanian sambil memperhatikan aspek keberlanjutan lingkungan.
Melalui penerapan smart agriculture, kita dapat memantau dan mengendalikan penggunaan pupuk secara lebih efisien, mengurangi limbah hara tanaman dan emisi gas rumah kaca. Pengenalan teknologi Industri 4.0 dalam sektor pertanian membawa berbagai inovasi teknologi yang mendukung konsep smart agriculture.
Penerapan Teknologi Industri 4.0 Pada Sektor Pertanian
Penerapan industri 4.0 pada sektor pertanian dapat kita lihat dari beberapa project atau aplikasi yang sudah di terapkan pada sektor pertanian diantaranya adalah precision farming monitoring of climate condition, smart agriculture, dan smart green house.
Precision Farming
Dalam upaya untuk mengurangi dampak karbonnya, dunia sedang menuju ke arah pertanian berkelanjutan yang menerapkan teknologi pertanian cerdas untuk menghadirkan praktik inovatif. Hal ini memungkinkan petani untuk menjelajahi area yang sebelumnya belum terjamah dan menerapkan pertanian presisi yang meningkatkan produktivitas serta manfaat finansial, sambil mengurangi limbah yang dihasilkan untuk meminimalkan dampak lingkungan.
Pendekatan ini memanfaatkan teknologi penginderaan dan komunikasi Internet of Things (IoT) untuk mengumpulkan data tentang setiap aspek ekosistem lapangan. Misalnya, informasi dikumpulkan mengenai suhu, tingkat pencahayaan, kesehatan tanah, dan kelembaban. Dengan bantuan pertanian presisi yang mengandalkan teknologi IoT, petani dapat melakukan pemantauan dan manajemen tanaman secara efisien.
Perusahaan Agtech menggunakan teknologi IoT untuk memonitor kondisi pertanian mereka dari lokasi mana pun di dunia. Kemampuan pemantauan tanaman dari jarak jauh memungkinkan staf lapangan dan perusahaan pertanian untuk mendeteksi masalah seperti gulma, serangan hama, dan risiko produksi lainnya. Selain itu, teknologi ini memberikan informasi yang berharga mengenai kondisi cuaca dan tekanan air, yang memungkinkan mereka untuk mengambil tindakan pencegahan secara proaktif untuk menghindari kerugian panen yang besar. Pertanian presisi juga melibatkan penggunaan perangkat manajemen tanaman yang ditempatkan di ladang untuk mengumpulkan data yang akurat tentang kondisi tanaman, termasuk suhu dan potensi air daun.
Monitoring of climate condition
Iklim memainkan peran yang sangat penting dalam pertanian. Petani dapat mengambil tindakan pencegahan yang tepat setelah mereka memperoleh informasi lengkap tentang kondisi cuaca. Informasi ini dapat diakses melalui perangkat Internet of Things (IoT) yang berfungsi sebagai stasiun cuaca. Petani biasanya menempatkan perangkat-perangkat ini di berbagai lokasi di berbagai lahan mereka, yang mengumpulkan data tentang lingkungan hiper-lokal dan menyimpannya di server cloud.
Data tersebut sangat membantu petani dalam memahami kondisi cuaca yang memengaruhi pilihan tanaman mereka. Dengan ini, petani dapat mengambil langkah-langkah yang sesuai melalui praktik pertanian presisi untuk meningkatkan hasil panen mereka. Pendekatan ini dikenal dengan sebutan Climate Smart Agriculture (CSA).
CSA dapat diartikan sebagai strategi untuk mengadaptasi dan mengubah sistem pertanian dalam menghadapi realitas baru yang disebabkan oleh perubahan iklim. Menurut FAO, CSA adalah praktik pertanian berkelanjutan yang bertujuan meningkatkan produktivitas, meningkatkan ketahanan pangan, mengurangi atau menghilangkan emisi gas rumah kaca, dan mendukung pencapaian ketahanan pangan nasional serta tujuan pembangunan. Pilar utama CSA adalah ketahanan pangan dan pembangunan, sementara produktivitas, adaptasi, dan mitigasi dianggap sebagai tiga aspek yang saling terkait yang diperlukan untuk mencapai tujuan ini.
Indonesia telah mulai menerapkan Climate Smart Agriculture melalui kolaborasi antara FAO dan Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan (KLHK) di Kalimantan Selatan. Upaya pembukaan lahan pertanian yang sering melibatkan pembakaran, yang dianggap cepat dan ekonomis, telah menyebabkan kerusakan lingkungan yang signifikan, termasuk deforestasi yang luas, hilangnya habitat hutan, polusi udara, dan kontribusi terhadap perubahan iklim. Proyek ini bertujuan untuk mengurangi kebakaran hutan dan lahan sambil meningkatkan mata pencaharian penduduk lokal melalui diversifikasi produksi pertanian.
Smart Agriculture
Teknologi pertanian pintar memanfaatkan Internet of Things (IoT) untuk memungkinkan petani menjalankan tugas pertanian dengan lebih efisien dan akurat daripada manusia. Pertanian pintar memiliki potensi untuk mengurangi limbah dan meningkatkan produktivitas dengan mengoptimalkan penggunaan pupuk dan meminimalkan perjalanan yang diperlukan. Pertanian pintar dapat digunakan untuk memantau lahan pertanian dengan menggunakan sensor yang mendeteksi cahaya, kelembaban, suhu, kelembaban tanah, dan faktor lainnya, sambil juga mengotomatisasi sistem irigasi.
Dengan teknologi ini, petani dapat memantau kondisi lahan dari mana saja dan kapan saja. Pertanian cerdas berbasis IoT sangat efisien dibandingkan dengan pendekatan konvensional, sehingga penggunaannya tidak hanya berlaku untuk operasi pertanian konvensional tetapi juga sebagai cara baru untuk mengikuti perkembangan tren dalam pertanian, seperti pertanian organik.
Penerapan Teknologi 4.0 Di Negara Lain Pada Sektor Pertanian
Diluar Indonesia sudah banyak negara-negara yang menerapkan teknologi 4.0 pada sistem pertaniannya. Penerapan CSA sudah berhasil dilakukan diberbagai negara diantaraya adalah Afrika (pegunungan Kilimanaro), Pengembalaan di Cina, Padang Sahara Afrika, Vietnam, Jepang, Korea Selatan, Thailand, Belanda dan juga Amerika. Di bawah Globally Important Agricultural Heritage Systems Initiative (GIAHS) FAO, kegiatan diujicobakan di 660 rumah tangga untuk meningkatkan pendapatan tunai petani sambil menjaga integritas ekologi dan sosial dari sistem Kihamba.
Padang penggembalaan di China: The Three Rivers Sustainable Grazing Project berupaya merestorasi padang rumput yang terdegradasi melalui pengelolaan padang rumput yang berkelanjutan termasuk pengurangan tekanan penggembalaan di daerah yang kelebihan stok, penaburan padang rumput yang lebih baik dan pengelolaan padang rumput yang lebih baik. Sistem ini dapat mengunci lebih banyak karbon di tanah dan biomassa, meningkatkan kapasitas tanah menahan air dan meningkatkan keanekaragaman hayati padang rumput. Potensi mitigasi tahunan rata-rata dalam 10 tahun pertama proyek ini diperkirakan setara 63.000 ton CO2 per tahun.
Sahel, Afrika di bawah Sahara merupakan tempat yang sulit untuk bertani, dan perubahan iklim semakin memperburuk keadaan. Kurangnya curah hujan membuat kekeringan sering terjadi. Hal ini mengakibatkan permukaan tanah yang keras, tanah sebagian besar kedap air, dan hujan mengalir terbawa arus ke sungai, bersama dengan lapisan atas tanah. Pembangunan tanggul batu atau lebih dikenal dengan istilah sistem zai pit di sepanjang kontur telah terbukti menjadi cara yang efektif untuk mengurangi limpasan dan memungkinkan lebih banyak air untuk meresap ke dalam tanah agar dapat menjebak lumpur dan materi organik agar tidak hanyut.
Negara di Asia seperti Vietnam telah menerapkan sistem pertanian cerdas sehingga ketergantungan terhadap air, pupuk, dan pestisida menjadi berkurang. Para petani tetap membutuhkan faktor input tersebut, namun dalam jumlah yang jauh lebih sedikit. Hal itu dapat terjadi karena didukung oleh ketersediaan data, teknologi GPS, dan sensor kelembaban. Kemajuan teknologi juga dapat digunakan untuk memecahkan tantangan tradisional dalam pemilihan jenis tanaman dan akses pasar.
Akan tetapi Vietnam juga menghadapi perubahan iklim, industrialisasi, kekeringan, berkurangnya pasokan air bersih, polusi, dan kenaikan permukaan laut berpotensi merusak pembangunan pertanian modern yang sedang berlangsung, sehingga kebutuhan mendesak untuk meningkatkan teknologi pertanian dan mengadopsi Climate Smart Agriculture (CSA).
Di Thailand juga sudah menerapakan Smart agriculture skala kecil misalnya beberapa petambak udang telah beralih dari menggunakan kolam luar ke tangki dalam ruangan. Penerapan teknologi pintar ini memungkinkan petani untuk menciptakan lingkungan yang terkendali dengan meniadakan ancaman terkait dengan kondisi iklim yang tidak konsisten. Meskipun awalnya mungkin mahal, peningkatan efisiensi operasional dan perbaikan lingkungan akan menghasilkan keuntungan jangka panjang yang lebih baik.
Permasalahan sumber pangan juga terjadi di Jepang dimana berbagai masalah di industri pertanian disebabkan oleh faktor geologis dan menyusutnya jumlah petani dengan rata-rata berusia 67 tahun. Dua pertiga wilayah Jepang merupakan daerah pegunungan sehingga sulit untuk dibuat sebagai lahan pertanian.
Oleh karena itu, Jepang mencari solusi untuk dapat meningkatkan ketahanan pangan dan mencapai swasembada pangan 45% pada tahun 2030 dengan mengaplikasikan teknologi smart agriculture. Sejak tahun 2016, Jepang telah mengembangkan digital farming yang memanfaatkan sistem teknologi Internet of Things (IoT), Artificial Intelligence (AI), dan Big Data. Serangkaian sistem tersebut diaplikasikan untuk menciptakan inovasi teknologi di bidang pertanian. Contohnya robot yang dapat memudahkan dan mempercepat pekerjaan petani, atau satellite imaging untuk mengawasi penggunaan air, pupuk tanaman, dan kondisi tanah secara real time.
China juga sudah menerapkan Smart agriculture. Lahan sawah tidak digarap secara langsung melainkan digarap dengan menggunakan kecerdasan buatan (Artificial Intelligence) begitu juga dengan penanaman padi. Shanghai telah mempelopori pertanian dengan menggunakan drone untuk meningkatkan efisiensi pertanian dan mengurangi biaya tenaga kerja. Demikian juga dengan Korea Selatan, pemerintah Korea Selatan menggunakan ICT (Information and Communication Technology) untuk membantu petani menumbuhkan pertanian yang sejahtera.
Persentase yang baik dari produk yang diekspor dan digunakan untuk meningkatkan keuntungan. Hal ini menyebabkan produksi barang-barang pertanian menjadi stabil. Beberapa petani menggunakan robot kecerdasan buatan (AI) yang mampu mengelola seluruh pertanian dan bahkan memetik ribuan buah dengan tingkat kematangan yang diinginkan Teknologi ini menggunakan kamera 3D untuk mengukur ukuran dan warna buah untuk diperiksa apakah buah cukup matang untuk dipetik.
Dinegara Eropa seperti Belanda smart agriculture juga sudah diterapkan. Belanda menjadi negara ekportir kedua terbesar pertanian di Dunia setelah Amerika di tahun 2017. Harga tanah dan tenaga kerja yang mahal membuat Belanda terus mengembangkan inovasi dan teknologi agar dapat berkompetisi dengan negara lain. Teknologi yang di pakai di Belanda diantaranya adalah pengunaan energi geothermal untuk green house dan menggunakan teknologi hydoponic system untuk mengurangi penggunaan air.
Berinovasi dengan Teknologi
Kunci dari perubahan untuk menghadapi krisis global seperti krisis pangan, krisis energi, perkembangan intenet adalah dengan berinovasi dengan teknologi termasuk di Indonesia. Tema keberlanjutan menjadi dasar dalam melakukan perubahan dan terus berinovasi. Sustainable Smart Environmentally Friendly Agriculture diharapkan menjadi solusi untuk menjawab persoalan tersebut. Sudah saatnya Indonesia juga menerapkan teknologi di sektor pertanian dan dapat memberikan banyak manfaat untuk warganya.
Rizal Bahara, STP, MM, Mahasiswa Doktoral Ilmu Pengelolaan Sumber Daya Alam Dan Lingkungan IPB
