Setelah sampel tanah diambil kemudian dianalisa di laboratorium, dan diperoleh digital soil fertility map, maka hasil analisa dapat diaplikasikan dalam variable rate application (VRA). VRA adalah satu-satunya pendekatan manajemen
untuk pemusatan perhatian di dalam lahan, yang memerlukan: (1) posisi yang tepat di lahan, (2) informasi yang tepat pada lokasi, dan (3) operasi yang tepat pada waktunya pada tempat yang membutuhkan, yang mana keragaman spasial (spatial variability) sebelumnya sudah dijabarkan, sehingga pengaturan masukan
pertanian untuk kebutuhan tempat tertentu pada setiap lokasi di lahan dapat dilakukan. Peralatan (equipment) untuk melakukan variable-rate application
(VRA) disebut Variable -Rate Technology/VRT (Kuhar, 1997).
Metode dasar untuk implementasi VRA adalah:
- map-based VRA
Metode ini mengatur laju aplikasi (application rate) bahan berdasarkan
informasi dalam peta elektronis dari sifat lahan. Sistem dengan metode ini harus mampu menentukan posisi mesin di dalam lahan dan
menghubungkan posisi tersebut terhadap laju aplikasi yang diinginkan dengan membaca peta. Laju aplikasi didefinisikan sebagai volume dari bahan yang diaplikasikan per satuan luas atau berat dari bahan yang diaplikasikan per satuan luas.
Pada kecepatan jalan kendaraan aplikator (15 mil/jam atau lebih), penglihatan ke depan (looking ahead) pada peta untuk perubahan laju
berikutnya menjadi fungsi pengontrol. Prosedur penglihatan ke depan diperlukan untuk menghitung waktu yang diperlukan peralatan untuk mengatur laju aliran bahan sesudah keputusan dibuat untuk merubah laju aplikasi.
- sensor-based VRA
Metode ini menggunakan data dari real-time sensors peta laju aplikasi
untuk mengontrol secara elektronis operasi-operasi site -specific field. Real-time sensors beroperasi mengukur sifat tanah dan karakteristik
tanaman, selanjutnya sistem kontrol VRA secara otomatis menggunakan
data sensor untuk memadukan masukan seperti pupuk atau herbisida sesuai kebutuhan tanah dan tanaman. Sensor harus dapat memberikan aliran data yang berkesinambungan pada pengontrol sehingga masukan dapat diubah-ubah mencakup luasan-luasan kecil di seluruh lahan. Metode ini tidak memerlukan sistem pemposisian (postioning system).
Masing-masing metode tersebut mempunyai kelebihan dan kekurangan. Untuk itu pe ngguna perlu mengkombinasikan kedua metode tersebut untuk mendapatkan manfaat ekonomis dan lingkungan yang paling baik.
Menurut Kuhar (1997), komponen utama sistem kontrol otomatis VRA adalah
- pada map based VRA
- sensors – postioning, pressure/flow, ground speed
- controllers
- actuators
- pada sensor-based VRA
- sensors – soil/plant, pressure flow, ground speed
- controllers
Sampai saat ini, aplikasi VRT telah banyak dikembangkan terutama untuk
pupuk dan herbisida, namun demikian operasi-operasi lahan yang lain juga dapat menggunakan VRT, yaitu pengolahan tanah dan penyiapan lahan, penanaman,
aplikasi pupuk kandang, pemberantasan hama dan penyakit, sistem air dan irigasi, diagnosa tanaman, dan pemanenan (Kuhar, 1997).
- Pengolahan tanah dan penyiapan lahan (tillage)
Dalam sistem pengolahan tanah konservasi, sensor bahan organik tanah dapat digunakan untuk mengarahkan pembuatan alur atau mekanisme pembersihan selama penanaman tanaman beralur (Kuhar, 1997). Untuk tanah dengan kadar bahan organik tanah yang tinggi, pembersih alur akan menbersihkan residu dari permukaan tanah di dekat alur yang ditanami. Hal tersebut akan memungkinkan sinar matahari mempercepat pemanasan dan pembasahan dari tanah yang cenderung tetap dingin dan basah. Untuk tanah dengan kadar bahan organik tanah yang rendah, pembersih alur mungkin ditingkatkan untuk mencegah gangguan residu. Residu dapat membantu mengurangi kecenderungan kadar bahan organik tanah yang rendah menjadi keras pada permukaan tanah karena pengeringan sesudah hujan.
Dalam sistem pengolahan tanah konvensional, sensor pemadatan tanah dapat digunakan untuk daerah sasaran (target zones), dengan posisi dan
kedalaman, untuk perlakuan dengan mertode mekanis atau biologis. - Pemupukan (fertilizer application)
Aplikasi VRT pada pemupukan telah banyak dikembangkan, contoh yang tersedia secara komersial untuk sistem dengan kontrol sensor-based
adalah Soil Doctor sebagai produksi dari Crop Technology, Inc., Houston, TX,
sedangkan untuk sistem dengan kontrol map-based adalah SOILECTION
sebagai produksi dari Ag -Chem Equipment Co., Inc., Minnetonka, MN
(Kuhar, 1997). Soil Doctor dirancang untuk mengelola pupuk dan bahan
kimia pertanian secara otomatis dengan baik. Alat ini menggunakan 2 atau 3
coulter yang berhubungan dengan tanah yang berfungsi sebagai sebuah
Gambar 18 Soil Doctor dengan coulter pengindera (Kuhar, 1997).
Potensial antara coulter pada Soil Doctor menimbulkan medan listrik.
Sifat tanah antara coulter tersebut mempengaruhi karakteristik medan listrik
dan menimbulkan sinyal untuk controller sehingga menghasilkan bermacam
jumlah pupuk/bahan kimia yang dapat diaplikasikan. Untuk pupuk cair seperti larutan N 28%, laju aplikasi diukur dengan katup solenoid. Sifat-sifat tanah yang mempengaruhi keluaran sensor adalah jenis tanah, kandungan bahan organik, kapasitas tukar kation, kandungan lengas tanah, dan kandungan nitrogen nitrat (NO3-). Algoritma kontrol menggunakan masukan sensor, petunjuk agronomis, dan sasaran hasil untuk menentukan laju aplikasi pupuk nitrogen pada tempat tertentu secara real-time.
SOILECTION digunakan untuk aplikasi bahan kering dan cair (Kuhar, 1997).
Proses penyusunan peta digunakan untuk memilih dan mengontrol bermacam pupuk dan herbisida selama alat melintas di lahan. Satu peta dapat digunakan untuk mengontrol laju pupuk P, peta yang lain mengontrol pupuk K, sementara yang lain mengontrol aplikasi kapur, dan sebagainya. Sistem menggunakan Fertilizer Applicator Local Control Operating Network
(FALCON) yang berfungsi untuk :
- memantau arah dan kecepatan aplikator - mengukur jarak penyebaran
- mengatur laju aplikasi
- mengatur pencampuran beragam bahan - memantau tingkat ketersediaan bahan - mengontrol penutupan boom kanan dan kiri
Selain kedua aplikator tersebut juga terdapat aplikasi VRT untuk pupuk
butiran pada budidaya padi, yaitu aplikator pupuk butiran model GS-MPV 8
produksi Hatsuta Industrial Company yang domodifikasi oleh Radite, Umeda,
Iida, dan Khilael dengan sistem VRA seperti pada Gambar 19.
Gambar 19 Sistem VRA pada aplikator pupuk butiran model GS-MPV 8 modifikasi (Radite et al., 2000).
- Penanaman (planting)
Lengas tanah diperlukan oleh bibit yang ditanam untuk menjamin perkecambahan. Alat tanam yang dapat mengindera lengas tanah dan dapat mengatur kedalaman penanaman (Gambar 20) dapat digunakan untuk menjamin bahwa bibit ditempatkan pada tanah yang basah (Kuhar, 1997).
Alat tanam juga dapat dilengkapi dengan tempat bibit yang banyak untuk memungkinkan penanaman varietas bibit yang berbeda pada lokasi- lokasi yang berbeda di dalam lahan. Proses tersebut dapat dengan salah satu dari map-based atau sensor-based, tergantung pada faktor-faktor yang
menentukan seleksi varietas.
- Pemeliharaan tanaman (herbicide application)
Sensor bahan organik tanah dapat digunakan untuk VRA pada aplikasi
herbisida pratanam dengan sensor-based (Kuhar, 1997). Jumlah bahan
organik di dalam tanah mempengaruhi efektivitas beberapa herbisida. Oleh karena itu direkomendasikan laju aplikasi herbisida yang lebih tinggi jika terdapat bahan organik yang lebih banyak.
Sensor bahan organik dapat secara otomatis mengatur laju herbisida berdasarkan kandungan bahan organik tanah tanpa analisis data tambahan atau peta. Sensor ditarik atau ditekan melalui tanah dengan rig pada aplikator
herbisida. Jika keluaran sensor dipetakan, maka dapat digunakan untuk merancang aplikasi herbisida dengan map-based VRA. Selain itu, peta
kandungan bahan organik tanah tersebut juga dapat digunakan selama penanaman untuk bermacam laju penanaman.
- Aplikasi pupuk kandang (manure application)
Pupuk kandang adalah sumber yang kaya hara yang dapat diperlakukan sebagai limbah atau dikelola sebagai pupuk dan sumber perubahan tanah. Sifat dan karakteristik pupuk kandang bervariasi terhadap jenis hewan, umur hewan, makanan, jenis kandang, metode penanganan, dan waktu. Bahan pupuk kandang tidak konsisten dan proporsi hara seperti N, P, dan K dalam pupuk kandang tidak selalu sesuai dengan kebutuhan tanah dan tanaman (Kuhar, 1997). Untuk waktu yang lama, pupuk kandang diperlakukan sebagai limbah dan hara yang semestinya bermanfaat bagi tanaman hanya menjadi polusi bagi air. Di masa yang akan datang, sensor hara tanah, sensor hara pupuk kandang, sensor aliran, dan VRT untuk itu dapat memberikan penge lolaan yang presisi terhadap pupuk kandang.
- Pemberantasan hama (pesticide application)
Sensor yang berhasil mengidentifikasi gulma (hama/pengganggu) tersedia secara komersial. Mengidentifikasi gulma yang sedang tumbuh di tengah-tengah tanaman adalah sesuatu yang sangat sulit. Sensor yang dapat menggunakan bentuk dan warna daun untuk mengenal gulma dari tanaman akan membantu membawa VRA pada penanganan gulma (Kuhar, 1997).
Sistem atau sensor yang mengenal gulma dengan VRT yang membawa bermacam pestisida, akan memungkinkan penanganan gulma dengan baik. Jika gulma diketahui lokasinya dan teridentifikasi, maka bahan kimia yang sesuai dapat diaplikasikan untuk itu.
- Sistem air dan irigasi (water and irrigation system)
Perkembangan berkelanjutan dari sensor pengukur lengas tanah memungkinkan VRA untuk air melalui sistem irigasi center-pivot (Kuhar,
1997). Selain itu, bahan kimia juga dapat diaplikasikan pada tempat tertentu berkaitan dengan air irigasi.
- Diagnosa tanaman (crop diagnosis)
Penyakit atau kekurangan hara mempengaruhi pertumbuhan tanaman dan hasil, seringkali ditunjukkan melalui pewarnaan daun yang luar biasa atau tidak teratur, pola kehitaman pada daun-daun tanaman. Sistem mesin visi (machine vision systems) yang digabungkan dengan sistem informasi diagnostik tanaman dan DGPS, akan memungkinkan pemetaan otomatis
penyakit tanaman atau kekurangan hara untuk keperluan perlakuan yang tepat (Kuhar, 1997).
- Pemanenan (harvesting)
Aplikasi VRT untuk pemanenan lebih banyak dilakukan pada tanaman butiran (grain crops), sedangkan untuk tanaman non-butiran (non-grain crops) sedang atau telah dikembangkan (Kuhar, 1997).
Pada pemanenan tanaman butiran, untuk mengetahui hasil saat panen dengan segera, maka komponen yang bekerja bersama untuk mengukur aliran yang ada dan laju yang sedang bekerja, serta untuk menghitung, menampilkan, dan
merekam hasil panen adalah grain flow sensor, grain moisture sensor, ground speed sensor, header position switch, dan display console (Gambar 21).
Gambar 21 Sistem pe mantauan hasil panen tanaman butiran (Kuhar, 1997).
