Pesisir Kabupaten Kulon Progo di Daerah Istimewa Yogyakarta yang berhadap muka dengan Samudra Hindia membuatnya punya karakteristik tanah pasir akibat sedimentasi aktivitas gelombang laut selatan. Secara sifat lahan pasir memang cenderung tandus yang tidak bersahabat dengan tanaman produktif. 

Sebenarnya teknologi pertanian telah menjawab tantangan tersebut dengan berhasil mengubah lahan marginal di pesisir Kulonprogo menjadi penghasil komoditas bernilai ekonomi tinggi berupa berbagai tanaman sayur dan buah-buahan seperti cabai, kemangi, semangka, melon, bawang merah, dan banyak lagi.

Khusus untuk melon ada yang menarik. Sekelompok peneliti dari Departemen Teknik Mesin Sekolah Vokasi Universitas Gadjah Mada yang digawangi oleh Dr. Eng. Yosephus Ardean K. Prayitno, S.T., M.Eng bersama rekan membuat sebuah terobosan lanjutan untuk meningkatkan efisiensi tanam melon di daerah pesisir Kulonprogo itu. Kegelisahan berangkat karena menemukan betapa besar tantangan budidaya hortikultura pesisir yang dikerjakan dengan cara manual. 

Ervin, petani melon di Desa Bugel Kulon Progo berdiri memperhatikan jajaran tanaman melon yang tumbuh rapi dalam greenhouse. Ia masih ingat betul masa-masa sebelum rumah tanam itu berdiri, yaitu di masa ketika penyiraman dilakukan secara semi manual dan setiap sesi membutuhkan kehadiran penuh dari dirinya atau petani lain. 

Waktu itu, alat penyiraman harus dinyalakan dengan pengaturan yang sangat hati-hati dan teliti. Dosis nutrisi harus diukur satu per satu sambil menjaga agar aliran air tidak terlalu deras dan pas untuk kebutuhan tanaman.

“Kalau saya tidak perhatikan sendiri, takut nutrisinya kebanyakan atau kurang,” ujar petani milenial ini sambil tertawa kecil.

Dari sini observasi ketua peneliti yang akrab disapa Ade menghasilkan temuan teknologi. Menurutnya, ketergantungan pada kontrol manusia selain menyita waktu dan tenaga juga membuka peluang kesalahan kecil yang menurunkan mutu panen. 

Fasilitas Smart-Agri Tepat Guna Skala Petani (Fastan) telah tercipta yang saat ini telah dipakai Ervin dalam mengelola budidaya melon. Di sebuah green house hidroponik melon yang digarap Ervin punya luas tak lebih dari 400 meter persegi. Instalasi Fastan terpasang di situ dengan keseluruhan struktur yang sengaja dibuat sederhana dan dapat dibongkar-pasang (sistem knock-down).

Ketika green house Fastan berdiri dan sistem integrasi automated dosing machine (ADM) dan air quality monitoring system (AQMS) mulai beroperasi, perubahan terasa cepat. Nutrisi diatur otomatis dan konsisten. Lingkungan tumbuh terekam jelas. Kualitas melon lebih seragam dan bernilai tinggi. Para petani tak lagi berjaga sepanjang penyiraman, pekerjaan menjadi lebih efisien dan ringan.

Integrasi perangkat berbasis Internet of Things (IoT) ringan membuat pemantauan bisa dilakukan tanpa infrastruktur digital yang rumit. Petani hanya perlu gawai sederhana untuk melihat rangkuman data. Sistem ini terhubung dengan Standar Operasional Prosedur (SOP) budidaya presisi yang disusun sebagai pendamping teknologi. Panduan tersebut memberi langkah-langkah jelas mulai dari tanam, perawatan, hingga panen. Desainnya modular sehingga mudah ditingkatkan, misalnya sensor bisa ditambah, algoritma bisa disempurnakan, dan sistem kontrol bisa diperbarui di tahun- tahun berikutnya tanpa harus membangun ulang seluruh fasilitas.

“Sekarang kami tidak menebak-nebak lagi, alatnya yang ngatur,” ujar Ervin sembari

menunjukkan grafik data nutrisi dari sistem Fastan. “Panen kami lebih bagus, jadi kami lebih tenang.” timpalnya lagi

Jika melon hamparan biasanya dilepas di harga sekitar Rp10.000 per kilogram, melon premium hasil green house bisa mencapai Rp20.000 hingga Rp30.000 per kilogram. Dengan satu green house berkapasitas 1.000 tanaman dan empat siklus panen per tahun, proyeksi pendapatan bisa menyentuh angka Rp100 juta.

Fastan pada akhirnya memberi dampak besar. Petani menjadi terbiasa mencatat data, memahami parameter lingkungan. Sistem mekanis otomasi seperti ini memantik pula kawula muda untuk mempelajari cara kerja sistem sensor, doser, dan kontrol otomatis.

Pengabdian Berdampak Peneliti UGM untuk Masyarakat

Kulonprogo dipilih bukan tiba-tiba. UGM memang memiliki Field Research Center (FRC) di pesisir selatan sebelumnya. Tim kemudian mencermati peta potensi Kulonprogo yang menyoroti isu strategis seperti keterbatasan lahan produktif, minimnya adopsi teknologi modern, rendahnya efisiensi air, dan kerentanan petani pesisir terhadap perubahan iklim.

Identifikasi dan validasi turut menggandeng pemerintah daerah setempat bersama Kelompok Tani Gisik Pranaji Bugel yang diwakili oleh Ervin. 

“Sejatinya karena kami ada di dalam satu lab yang mendukung adanya digital manufacturing, rapid prototyping dan hackathon atau inovasi yang kemudian bisa memberikan solusi teknologi,” kata Ade.

Cara berpikirnya sederhana. Ketika persoalan muncul di masyarakat, para peneliti mencoba melihatnya dengan pendekatan rekayasa. Apa persoalannya? Bagaimana mekanismenya? Teknologi seperti apa yang dapat membantu? Bagaimana perangkat itu dirancang, dibuat, diuji, lalu digunakan?

FRC ini pula yang adalah greenhouse dengan Putri Rousan Nabila dari Penggembangan Produk Agroindustri Sekolah Vokasi UGM sebagai penanggungjawab. Nabila menjelaskan bagaimana mekanisme merawat melon di greenhouse membutuhkan intervensi yang terukur sejak awal pertumbuhan hingga panen.

Sebelum dibawa kepada petani di Bugel, Kulon Progo, sistem budidaya tersebut lebih dulu ditempa melalui rangkaian percobaan di greenhouse UGM. Nabila menjelaskan, prosedur operasional standar (SOP) yang kini diterapkan di greenhouse Fastan bukan dibuat berdasarkan asumsi. SOP itu lahir dari proses trial, pencatatan data, dan evaluasi yang dilakukan sebelumnya.

“Memang semuanya berdasarkan riset, trial dan kemudian di-record dalam sebuah data,” ujar Nabila.

Dari proses itu, tim menyusun SOP yang mencakup hampir seluruh siklus budidaya: mulai persemaian, transplanting, manajemen nutrisi, irigasi tetes, pemangkasan, penyerbukan, pengendalian hama dan penyakit, hingga panen serta pascapanen.

Salah satu hasil dari rangkaian percobaan itu adalah penentuan frekuensi penyiraman. Sistem Fastan diprogram untuk melakukan penyiraman sebanyak 12 kali dalam sehari. Angka tersebut bukan sekadar pengaturan teknis.

Pada tahap uji coba sebelumnya, tim sempat menggunakan frekuensi penyiraman yang berbeda. Empat kali penyiraman, misalnya, ternyata belum memberikan penyerapan nutrisi yang optimal dan berpotensi menyebabkan pemborosan.

Setelah melalui serangkaian percobaan, 12 kali penyiraman dinilai memberikan hasil terbaik.

Di sinilah filosofi utama Fastan terlihat: keputusan budidaya sedapat mungkin dipindahkan dari intuisi menuju data.

“Yang pasti itu adalah dari yang sebelumnya by feeling, kemudian sekarang by data,” kata Nabila.

Perubahan tersebut penting bagi petani karena keputusan tidak lagi sepenuhnya bergantung pada perkiraan belaka. Semua mulai dari kondisi tanaman, air, nutrisi, kelembapan, suhu, dan parameter lainnya dapat dipantau lengkap dengan anomali yang terjadi agar bisa diambil tindakan preventif.

Jantung teknologi Fastan berada pada sistem dosing. Mesin tersebut bertugas mencampurkan nutrisi dan kemudian mencampurkannya dengan air baku sebelum dialirkan kepada tanaman.

Berbeda dari pencampuran manual, mesin otomatisasi mengatur komposisi berdasarkan umur tanaman atau hari setelah tanam (HST). Tim memasukkan matriks kebutuhan tanaman ke dalam sistem. Dari HST awal hingga mendekati panen, kebutuhan nutrisi berubah dan sistem dapat mengikutinya.

“Karena kebutuhan tanaman itu secara ilmu pertanian itu sudah ada sesuai dengan HST tersebut,” jelas Ade.

Parameter seperti konduktivitas listrik (EC) digunakan untuk membantu memastikan pencampuran nutrisi lebih terukur. Setelah campuran siap, larutan dialirkan melalui sistem irigasi kepada tanaman yang berada di dalam greenhouse.

Sistem tersebut kemudian terintegrasi dengan perangkat pemantauan lingkungan. Temperatur, kelembapan, intensitas cahaya, hingga kadar karbon dioksida dipantau untuk melihat bagaimana kondisi lingkungan berkaitan dengan pertumbuhan tanaman.

Riset Bertemu Pendanaan LPDP

Perjalanan riset Fastan sejatinya dimulai jauh sejak 2020 dan terus mengalami pengembangan lintas bidang baik di laboratorium kampus maupun di FRC Kulonprogo. Babak penting akhirnya tiba di tahun 2024 saat mengetahui adanya Program Katalisator Kemitraan Berdikari yang dikelola Direktorat Jenderal Pendidikan Vokasi di bawah Kementerian Pendidikan Tinggi, Sains, dan Teknologi (Kemdiktisaintek).

Hibah sebesar Rp400 juta selama satu tahun dari Lembaga Pengelola Dana Pendidikan (LPDP) kemudian memberi ruang bagi teknologi Fastan untuk meninggalkan lingkungan kampus.

“Deliverables yang pertama adalah terbangunnya fasilitas smart agri di petani, karena memang tujuan utama kami adalah menghilirisasikan penelitian tersebut,” kata Ade. “Jadi alat tersebut tidak kemudian ada di kampus, tidak ada di fasilitas UGM, tapi ada di petani, di mana di masyarakat.”

Di sinilah konsep living lab menjadi nyata terealisasi. Petani tidak hanya bertindak penerima teknologi yang datang kampus, melainkan bagian dari proses penelitian itu sendiri yang turut terlibat selama proyek setahun pendanaan LPDP. 

Greenhouse melon hidroponik dengan teknologi Fastan yang digerakkan Ervin sang petani milenial ini hasilnya terus terlihat seperti yang sedang dinikmati sekarang. Sebagai perwakilan Kelompok Tani Gisik Pranaji, ia berharap fasilitas tersebut dapat menjadi percontohan sekaligus memantik semangat generasi muda untuk kembali melihat pertanian sebagai bidang yang menjanjikan.

“Semoga bisa menjadi pilot project yang bagus di area pesisir pantai selatan ini dan bisa menjadi penyemangat untuk petani-petani muda yang ada di pesisir pantai selatan ini,” ujar Ervin. 

Sementara Ade menyampaikan apresiasi tinggi terhadap LPDP selaku pemberi dana karena dengan ini dapat mewujudkan riset Fastan berada di tangan petani langsung.

“Kami mengucapkan terima kasih kepada LPDP yang sudah memberikan kesempatan kepada kami untuk menghilirkan hasil riset ini, kepada Pemerintah Kabupaten Kulon Progo, para petani, serta seluruh pihak yang telah mendukung dan terlibat dalam prosesnya,” tutup Ade.