Inovasi Teknologi Air untuk Pertanian yang Lebih Efisien

Air merupakan suatu sumber daya alam yang memiliki fungsi penting di kehidupan suatu makhluk hidup seperti manusia.  Sebagai sumber daya alam yang sangat penting tentu saja ketersediannya sangatlah melimpah ruah. Para ahli Geologi memperkirakan kuantitas air yang terdapat di bumi mencapai 16 miliar km kubik atau setara dengan 16 triliun ton.  Dengan ketersediaan yang melimpah ruah ini, tentu dimanfaatkan berbagai sektor kunci seperti pertanian yang bergantung dengan persediaan air.

Namun dalam menghadapi perubahan iklim, sektor pertanian menghadapi tantangan besar terkait ketidakpastian ketersediaan air. Perubahan cuaca ekstrem, seperti kemarau berkepanjangan dan hujan yang tidak menentu, mengganggu siklus air alami yang menjadi andalan para petani. Menurut Badan Nasional Penanggulangan Bencana (BNPB), kekeringan terus terjadi setiap tahun di Indonesia.Pada tahun 2023, BNPB mencatat empat kali kekeringan pada periode 1 Januari hingga 11 Juni 2023.Hal ini mempengaruhi produktivitas pada sektor pertanian. Berdasarkan data Kementerian Pertanian RI, volume produksi pada tahun 2023 sebesar 53.963.913,2 ton. Jumlah ini mengalami penurunan dibandingkan tahun sebelumnya.

Dalam upaya mengatasi kasus kekeringan dikarenakan ketidakpastian ketersediaan air, terutama dalam sektor pertanian yang sangat bergantung dengan pasokan air. Diperlukan berbagai inovasi teknologi pengolahan air yang lebih efisien. Jenis teknologi pengolahan airnya pun beragam. Berikut beberapa inovasi teknologi pengolahan air yang digunakan.

Pertama, Irigasi tetes merupakan inovasi paling efisien dalam sistem irigasi modern, yang bertujuan untuk menghemat air dan menyalurkan unsur hara langsung ke akar tanaman. Pasokan air pada irigasi tetes dicapai melalui aplikasi yang dapat menyuplai air ke zona perakaran tanaman dengan limpasan rendah dan frekuensi terus menerus.Alat penyebar ini memungkinkan irigasi tetes untuk menyiram tanaman secara efisien dan akurat, mengurangi limbah air dan meningkatkan hasil panen. Selain itu, irigasi tetes juga membantu menjaga kelembapan tanah untuk pertumbuhan tanaman yang lebih baik karena frekuensi penyiraman yang tinggi. Oleh karena itu, penggunaan alat aplikasi irigasi tetes menjadi sangat penting untuk meningkatkan produktivitas pertanian dan menjaga kelestarian sumber daya air.

Kelebihan dibandingkan dengan metode lainnya yaitu Irigasi tetes memiliki banyak keunggulan dibandingkan metode lainnya. Seperti peningkatan penggunaan air, peningkatan pertumbuhan dan hasil tanaman, peningkatan efisiensi dan efektivitas penggunaan pupuk, penurunan risiko akumulasi garam, penurunan pertumbuhan gulma, dan penghematan tenaga kerja. Selain kelebihannya, irigasi tetes juga memiliki kelemahan seperti pemeliharaan yang intensif, penumpukan garam, pertumbuhan tanaman yang terbatas, serta biaya dan teknologi yang tinggi.

Kedua, irigasi cerdas (smart irrigation),merupakan sistem irigasi yang menggunakan teknologi dan data untuk memberikan air kepada tanaman secara efisien. Irigasi model ini bekerja dengan memanfaatkan teknologi sensor tanah, Internet of Things (IoT) dan kercerdasan buatan (Ai) untuk mengelola perairan secara efisien. Sistem ini mengukur kelembapan tanah secara berkala dan menyesuaikan jumlah air yang di butuhkan tanaman.

Irigasi cerdas ini memiliki banyak kelebihan diantaranya menggunakan air secara optimal sehingga mengurangi pemborosan, meningkatkan produktivitas hasil pertanian, dapat membantu memantau kondisi lingkungan melalui data yang dikumpulkan melalui Internet of Thinks (IoT) dan memiliki kemudahan dalam mengontrol dan memanajemen air secara otomatis sehingga memungkinkan petani untuk lebih fokus pada pengembangan produktivitas pertanian. Namun irigasi cerdas ini memiliki kekurangan yaitu teknologi canggih seperti sensor tanah, Iot, dan Ai memerlukan biaya yang tidaklah sedikit.

Ketiga, desalinasi (penghilangan kadar garam dari air laut). Proses kerja dari inovasi ini yaitu air ditempatkan dalam wadah uap yang bagian atasnya ditutup dengan bahan transparan dengan kemiringan tertentu. Energi surya akan menembus bahan transparan dan akan masuk ke dalam ruangan tertutup di bawahnya, sehingga panas terkumpul dalam ruangan tersebut dan menyebabkan air di dalamnya menguap. Pada bagian bawah penutup transparan terdapat uap air yang mengembun. Pengembunan ini diakibatkan oleh perbedaan suhu dengan udara luar. Kemudian embun dialirkan melalui sepanjang permukaan penutup transparan. Selanjutnya ditampung pada kanal yang terdapat di ujung penutup transparan .

Kelebihan dari desalinasi air laut antara lain dapat menyediakan sumber air tawar yang bersih dan aman untuk di gunakan dalam pertanian, serta mengurangi ketergantungan pada sumber-sumber air tawar yang terbatas. Namun walaupun memiliki kelebihan, nyatanya juga memiliki beberapa kekurangan diantaranya memiliki biaya operasional yang tidaklah sedikit, memiliki dampak lingkungan akibat pembuangan limbah dan mengkonsumsi energi yang besar.

Keempat, pertanian presisi (precision agriculture). Dalam Kamus Besar Bahasa Indonesia kata presisi mempunyai arti kecermatan atau ketelitian. Kata “presisi” juga diartikan sebagai ketelitian atau ketepatan yang dapat diukur, sehingga pertanian presisi dapat diartikan sebagai suatu model pertanian yang tepat dan dapat diukur. Pertanian presisi adalah sistem industri pertanian yang menyediakan pengolahan presisi di seluruh rantai agribisnis, mulai dari hulu (on-farm) hingga hilir (off-farm). Cara untuk mencapai hal ini adalah dengan memaksimalkan produktivitas pangan, keamanan pangan, kualitas pangan, keamanan dan keberlanjutan pangan, serta meminimalkan kehilangan pangan, limbah pangan, dan kerusakan lingkungan. Ide dasar dari pertanian presisi adalah pertanian yang terencana dan terkendali, efektif dan efisien, untuk mendapatkan hasil yang optimal.

Pertanian presisi memerlukan pendekatan sistem yang terintegrasi dengan baik yang menggabungkan teknologi keras dan sistem lunak serta mewakili sebuah revolusi dalam pengelolaan sumber daya alam berbasis teknologi informasi. Sistem informasi manajemen dalam pertanian presisi meliputi sistem informasi geografis, sistem pendukung keputusan, dan data (model tanaman dan lapangan). Komponen teknologi pertanian presisi adalah (1) Global Positioning System “GPS”, (2) Yield Monitoring, (3) Digital Soil Fertility Mapping, (4) Crop Scouting, dan (5) Variable Rate Application (VRA).

Munculnya konsep pertanian presisi dan pertanian cerdas bertujuan untuk meningkatkan pengelolaan pertanian agar dapat lebih mengatasi berbagai tantangan kebutuhan dan kendala yang dihadapi masyarakat dalam hal penyediaan pangan dan pengelolaan lingkungan.

Kekurangan dari pertanian presisi adalah memerlukan peralatan yang canggih dan mahal sehingga menyulitkan petani awam Indonesia untuk menerapkannya. Sedangkan kelebihannya adalah dapat ditingkatkan dengan biaya yang lebih rendah dan peralatan yang lebih sederhana, sehingga teknologi tersebut dapat diadopsi oleh lebih banyak petani. Banyak orang yang memiliki ponsel dengan GPS bawaan. Teknologi ini relatif berbiaya rendah dan dapat digunakan untuk meningkatkan produksi pertanian dan memperluas pengetahuan spasial petani.

Kelima, rainwater harvesting (panen air hujan). Pemanenan air hujan atau yang biasa dikenal dengan istilah Rainwater Harvesting merupakan suatu kegiatan pemanenan air hujan. Air hujan ditampung dengan berbagai cara seperti bak, waduk, kolam, dan sumur untuk digunakan nanti. Proses pengumpulan dan penyimpanan air hujan dari suatu permukaan tertentu disebut dengan proses pemanenan air hujan. Pemanenan air hujan telah digunakan selama berabad-abad untuk memenuhi kebutuhan air di berbagai tanaman dan wilayah, terutama di wilayah yang ketersediaan airnya terbatas.

Sebagian besar teknologi pemanenan air biasanya menggunakan sumber air berskala besar seperti sungai, air tanah, sumur atau sistem irigasi, dan memerlukan investasi besar. Namun, sejumlah metode berskala kecil dan sederhana untuk menangkap dan mengumpulkan air limpasan permukaan telah dikembangkan di banyak negara di dunia untuk berbagai tujuan dalam pengelolaan perkebunan pertanian produktif. Jika limpasan permukaan ini tidak ditangani, erosi tanah dapat terjadi. Air limpasan ini dapat ditampung dan digunakan untuk pengelolaan tanaman pertanian. Teknologi pemanenan air hujan yang berbeda dengan potensi penerapan yang berbeda jelas cocok dengan budidaya.

Saat mengumpulkan air hujan, kita perlu menggunakan air limpasan, dan saat menyimpan kelembapan tanah, kita perlu mencegah limpasan dan menyimpan air hujan sebanyak mungkin di tempat yang jatuh dari langit. Perbedaan antara kedua jenis teknik ini tidak terlalu jelas, terutama bila daerah tangkapan air hujan (pembangkit limpasan) sangat kecil. Teknologi penyimpanan kelembaban tanah juga dapat digunakan di bidang pertanian.

Ada dua hal penting yang perlu diperhatikan. Teknologi yang dipelajari tidak memungkinkan peningkatan total curah hujan di suatu wilayah. Metode ini hanya meningkatkan jumlah air yang tersedia bagi tanaman dengan mengumpulkan dan menyimpan air di dalam tanah. Jika tidak, air hujan akan hilang. Kedua, risiko erosi masih ada karena semua metode pemanenan air hujan cenderung mengumpulkan limpasan air di area lahan pertanian tertentu.

Ada tiga proses utama yang mempengaruhi air di dalam tanah. Air yang meresap ke dalam tanah (osmosis), air yang tertahan oleh tanah, dan air yang mengalir dari tanah. Bagaimana ketiga proses ini terjadi sangat bergantung pada jenis tanah dan pengelolaan tanaman.

Keenam, irigasi bawah tanah (subsurface irrigation). Irigasi bawah permukaan merupakan metode irigasi yang menggunakan aliran air bawah tanah untuk menyalurkan air langsung ke akar tanaman yang membutuhkan air. Dengan cara ini, tumbuhan menerima air dari permukaan bumi, tetapi juga dari bawah permukaan bumi dengan mengatur permukaan air.

Sistem irigasi bawah tanah ini mirip dengan irigasi mikro, namun alatnya dipasang di bawah permukaan tanah. Dapat disambung dengan pipa semen diameter 10 cm dan tebal dinding 1 cm. Sistem ini sangat cocok digunakan pada daerah dengan kondisi tanah sedang hingga kasar. Tujuannya untuk mencegah tersumbatnya lubang keluarnya air. Kita dapat mencoba sistem irigasi yang berbeda, tetapi pertama-tama kita perlu mengetahui jenis tanamannya.

Kesimpulan dari inovasi teknologi air untuk pertanian yang lebih efisien ini adalah bahwa berbagai teknologi telah dikembangkan untuk mengatasi tantangan ketersediaan air dalam sektor pertanian, terutama di tengah perubahan iklim yang semakin tidak menentu. Inovasi seperti irigasi tetes, irigasi cerdas, desalinasi, pertanian presisi, pemanenan air hujan, dan irigasi bawah tanah menawarkan solusi untuk meningkatkan efisiensi penggunaan air dan produktivitas pertanian. Meskipun masing-masing teknologi memiliki kelebihan dan kekurangan, adopsi teknologi ini dapat membantu petani mengelola sumber daya air dengan lebih baik, mengurangi pemborosan, dan meningkatkan hasil panen, meskipun memerlukan investasi dan perawatan yang tidak sedikit.

Sebagai penutup, inovasi teknologi air dalam sektor pertanian menjadi semakin penting di era perubahan iklim yang penuh tantangan. Dengan memanfaatkan teknologi seperti irigasi tetes, irigasi cerdas, desalinasi, pertanian presisi, pemanenan air hujan, dan irigasi bawah tanah, petani dapat meningkatkan efisiensi penggunaan air dan memastikan keberlanjutan produksi pangan. Meskipun tantangan biaya dan adaptasi teknologi masih ada, langkah-langkah ini memberikan harapan untuk masa depan pertanian yang lebih produktif dan berkelanjutan. Oleh karena itu, penting bagi pemerintah, peneliti, dan petani untuk terus berkolaborasi dalam mengembangkan dan menerapkan teknologi yang tepat guna, demi menjaga ketahanan pangan dan keberlanjutan lingkungan.

 DAFTAR PUSTAKA

Alkhudiri, A., Darwish, N., dan Hilal, N. 2012. “Membran Distillation: A Comprehensive Review”. Desalination. 

Dewantara, I., G., Y., Suyitno, B., M.,dan Lesmana, I., G., E. 2018. “Desalinasi Air Laut Berbasis Energi Surya Sebagai Alternatif Penyediaan Air Bersih”. Jurnal Teknik Mesin. Vol. 7, No. 1. 

Imamudin, M. 2012. “Peranan Air Dalam Perspektif Al – Quran (Air Sebagai Sumber Kehidupan). Jurnal Biologi. Vol. 3, No.1. 

Musa, Ratna. 2024. Rekayasa Irigasi dan Kebutuhan Air. Malang: Gunung Samudera.

Pangestika, Maria. 2020. Pembangunan Pertanian Membangun Kedaulatan Pangan. Yogyakarta: Penerbit Andi.

Ryan, M., S. Dan Soemarno. 2016. Pengelolaan Lahan Untuk Kebun Kopi. Malang: Gunung Samudera.

Samekto, Candra, dan Ewin Sofian Winata. 2010. “Potensi Sumber Daya Air diIndonesia”.

Sapei, Asep. 2006. Teknik Tanah dan Air Departemen Teknik Pertanian. Bogor: IPB.

Shannon, M., A., Bohn P.W., dan Elimelech M. 2008. Science and Technology for Water Purification in the Coming Decades. Nature 

Sutrisno, Eko. 2023. Sistem Panen Air (Rainwater Harvesting System). Tasikmalaya: Perkumpulan Rumah Cemerlang Indonesia.

Yuwono, Triwibowo. 2011. Pembangunan Pertanian Membangun Kedaulatan Pangan. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.