Pertanian

Masa Depan Pertanian: Antara Teknologi Tinggi dan Ekologi

mm
Diterbitkan
Diperbarui
Tambahkan Securities.io ke sumber pilihan Anda di Google
Pengungkapan: Securities.io dapat menerima kompensasi saat Anda memakai tautan ke produk yang kami ulas. Hal ini tidak memengaruhi penilaian editorial kami. Kami bukan penasihat investasi terdaftar; ini bukan saran investasi. Baca pengungkapan afiliasi kami.

Kebutuhan Akan Revolusi Pertanian Baru

Pertanian adalah teknologi utama yang memungkinkan peradaban manusia berkembang. Pada era modern, kegiatan ini semakin mekanis dan industrial, sehingga bagi sebagian besar penduduk terasa jauh dari kehidupan sehari-hari. Kurang dari 2% penduduk AS bekerja di usaha pertanian dan peternakan. Menurut angka historis yang dikutip dalam artikel ini, satu usaha pertanian AS rata-rata menyediakan pangan bagi 169 orang per tahun di dalam dan luar negeri.

Pertanian industri membebaskan tenaga kerja untuk sektor industri dan jasa sekaligus membantu memberi makan populasi dunia yang terus bertambah. Namun, sistem ini juga dapat menimbulkan berbagai masalah:

  • Penurunan mutu gizi pada sebagian bahan pangan, bergantung pada varietas dan kondisi budidaya.
  • Pencemaran sumber daya air dan rantai makanan oleh pestisida, herbisida, dan pupuk.
  • Kerusakan ekosistem, mulai dari populasi serangga hingga keanekaragaman hayati global.
  • Erosi tanah, mengancam lahan pertanian dan kesuburan lahan.
  • Emisi rumah kaca, dengan 22% emisi global berasal dari pertanian, kehutanan, dan penggunaan lahan lainnya.

Revolusi Hijau membantu mengurangi kekhawatiran akan kelaparan global pada 1970-an, tetapi praktiknya perlu terus diperbaiki untuk mengatasi masalah tersebut. Kemajuan bioteknologi, robotika, perangkat lunak, dan teknologi antariksa menawarkan pilihan selain terus memperbesar traktor, memperluas lahan, dan menambah bahan kimia.

Robot dan Drone

Salah satu perubahan besar dalam praktik pertanian adalah berkembangnya robot dan drone. Kemunculan mesin-mesin baru ini didukung beberapa kemajuan teknologi dalam beberapa tahun terakhir:

  • Sensor dan komponen mekanik yang lebih murah, mengurangi biaya.
  • Penglihatan mesin, yang memungkinkan robot mengenali tanaman dan objek di sekitarnya.
  • Baterai, meningkatkan daya tahan sistem.
  • AI, menjadikannya semi‑otonom dan mungkin segera sepenuhnya otonom.

Teknologi ini dapat membantu pekerjaan yang sulit dimekanisasi hanya dengan traktor yang lebih besar dan berat, seperti memetik buah, menyiangi gulma, dan mengendalikan serangga.

Sumber: Corteva

Ukuran robot pertanian yang lebih kecil dan otonomi berbasis AI mereka dapat menciptakan metode pertanian baru juga.

Misalnya, laser dapat digunakan untuk mematikan gulma alih-alih mencabutnya secara mekanis. Herbisida juga dapat disemprotkan hanya pada gulma yang dikenali oleh penglihatan mesin, bukan pada seluruh lahan.

Drone terbang besar juga dapat digunakan untuk operasi pertanian, mulai dari mengangkut beban berat seperti kantong pupuk dan hasil panen (terutama di daerah pegunungan) hingga bahkan melakukan penyerbukan buatan pada ladang jagung.

Anda dapat membaca detail lebih lanjut tentang teknologi ini, aplikasinya, dan perusahaan terkemuka di bidang ini dalam “Investor Harus Memperhatikan: Robotik Mengambil Alih Pertanian”.

Data

Pertanian semakin mengandalkan data. Selain pengalaman dan intuisi petani, keputusan tentang irigasi, penggunaan bahan kimia, dan kegiatan lainnya kini dapat didukung oleh pengukuran serta analisis data.

Salah satu alat utamanya adalah pencitraan multispektral, yaitu perekaman tanaman pada beberapa rentang panjang gelombang cahaya. Citra ini membantu mengenali bagian lahan yang kekurangan air atau menunjukkan gejala penyakit, serta memperkirakan hasil panen.

Citra tersebut umumnya direkam dari atas dengan drone jarak jauh atau satelit. Informasinya dapat dilengkapi sensor di lahan yang mengukur kandungan unsur hara dan kelembapan tanah.

Perangkat Lunak / AI

Usaha pertanian juga semakin banyak menggunakan perangkat lunak untuk mengelola kegiatan sehari-hari. Selain mengolah citra multispektral, sistem perencanaan sumber daya perusahaan atau ERP dapat menangani penggajian, penjadwalan, pemeliharaan mesin, penagihan, dan pekerjaan administrasi lainnya.

Sumber: AgriERP

Semakin banyak data di pertanian yang tersedia dan terpusat, semakin banyak analisis AI yang dapat membantu. Misalnya, kombinasi perkiraan cuaca, data tanaman, dan mesin yang tersedia dapat membantu mengoptimalkan jadwal untuk musim panen.

Analisis data juga dapat membantu mendeteksi kebocoran irigasi, mengoptimalkan penggunaan pupuk dan pestisida, memantau lokasi serta kesehatan ternak, dan mengotomatiskan penyortiran hasil panen.

Rekayasa Genetika

Manusia telah lama mengembangkan varietas tanaman dengan sifat yang lebih baik, misalnya hasil lebih tinggi, ketahanan lebih kuat, atau kandungan gizi lebih baik. Pemuliaan tanaman terus berkembang seiring perubahan praktik pertanian.

Secara tradisional, pemuliaan memanfaatkan variasi genetik, seleksi, dan persilangan selama beberapa generasi. Sebagian metode modern juga menggunakan mutasi yang diinduksi lalu menyeleksi sifat yang diinginkan. Rekayasa genetika dan penyuntingan gen memberikan cara tambahan untuk mengubah sifat tertentu.

Bioteknologi modern mengubah pendekatan tersebut. Meski menjadi bahan perdebatan, tanaman hasil rekayasa genetika atau GMO dapat berperan dalam pertanian masa depan. Pengembangannya tidak terbatas pada toleransi herbisida atau ketahanan terhadap serangga, tetapi juga mencakup sifat lain yang bermanfaat.

Generasi tanaman hasil rekayasa genetika berikutnya antara lain dikembangkan untuk:

  • Lebih tahan terhadap tekanan iklim, misalnya kekeringan dan suhu tinggi, atau menggunakan air secara lebih efisien.
  • Lebih toleran terhadap salinitas, sehingga dapat membantu budidaya pada tanah atau air yang lebih asin, termasuk dalam sistem persawahan beririgasi.
  • Meningkatkan ketahanan terhadap hama dan penyakit melalui berbagai mekanisme genetik, bukan hanya satu jenis sifat perlindungan.

Dalam artikel “Mikrobioma Tanaman Rekayasa — Melindungi Tanaman dengan Bakteri”, kami juga membahas cara mengelola hubungan tanaman dan mikroorganisme untuk mendukung kesehatan, ketahanan, dan produktivitas tanaman.

Domestikasi De Novo

Sebagian besar tanaman pangan berasal dari tumbuhan liar yang kemudian didomestikasi. Proses tersebut berlangsung di sejumlah pusat asal pertanian. Masih ada tumbuhan lain yang berpotensi dikembangkan menjadi tanaman budidaya.

Pendekatan yang disebut “domestikasi de novo” memulai pemuliaan dari tumbuhan liar yang sudah memiliki ketahanan tertentu. Alih-alih hanya mencoba menambah ketahanan tanaman budidaya modern, peneliti berusaha meningkatkan produktivitas dan sifat agronomis tumbuhan liar tersebut.

Kami membahas gagasan ini dalam “Memajukan Pertanian dengan AI dan Rekayasa Genetika — Masa Depan Budidaya”. Salah satu kemungkinan yang dikaji adalah menggabungkan penanda pada tanaman dengan pencitraan multispektral, sehingga robot dapat membedakannya dari gulma sebelum melakukan penyiangan.

Jenis Makanan Baru

Pilihan lainnya adalah mengembangkan jenis bahan pangan baru. Dalam “Menggunakan CRISPR-Cas9 untuk Mengubah Miselium yang Dapat Dimakan Menjadi Pengganti Daging”, kami membahas rekayasa jamur untuk mengubah warna, rasa, dan kandungan gizinya agar lebih cocok sebagai bahan pengganti daging.

Peningkatan kandungan gizi, seperti pada proyek Golden Rice, atau perbaikan rasa dapat meningkatkan nilai pangan hasil pertanian. Hal ini tidak selalu berarti hasil panen per hektare bertambah.

Metode Pertanian Baru

Robotika, analisis data, AI, dan rekayasa genetika merupakan bagian dari masa depan pertanian, tetapi bukan satu-satunya pendekatan. Pemahaman yang lebih baik tentang ekosistem dan hubungan antarkomponennya juga membantu memperbaiki pengelolaan lahan.

Gagasan ini melandasi berbagai pendekatan, antara lain permakultur dan pertanian regeneratif. Istilah lain seperti pertanian biodinamik juga digunakan, meskipun dasar ilmiah dan bukti untuk masing-masing praktik tidak sama.

Permakultur & Pertanian Regeneratif

Permakultur berkembang sebagai pendekatan desain yang menekankan hubungan ekologis dalam sistem pertanian. Sebagian praktiknya dapat membantu menciptakan usaha tani yang produktif dan lebih ramah lingkungan, tetapi manfaatnya bergantung pada penerapan dan kondisi setempat.

Prinsipnya mencakup kesehatan tanah, interaksi antarjenis tanaman, pemanfaatan predator alami hama, dan pengelolaan bahan organik serta karbon tanah.

Banyak label serupa dengan label “pertanian organik” yang lebih dikenal sekarang muncul untuk pertanian regeneratif.

Pendekatan ini dapat menghasilkan desain lahan yang memadukan pohon, semak, pagar hidup, kolam, dan tanaman pangan. Susunan yang lebih beragam dapat memberikan manfaat ekologis, tetapi sering kali lebih sulit dikelola dengan traktor besar yang dirancang untuk lahan seragam.

Elektrifikasi, robotika, dan drone dapat membantu mengelola sistem yang lebih beragam ini. Analisis data juga dapat mendukung pengambilan keputusan dalam pertanian regeneratif yang memiliki banyak komponen saling terkait.

Agroforestri, Pertanian Karbon, dan Biochar

Emisi pertanian menjadi perhatian penting. Tanah merupakan bagian utama dari siklus karbon, dan meningkatkan bahan organik tanah dapat membantu menyimpan karbon. Besarnya manfaat bergantung pada kondisi lahan, praktik yang digunakan, dan lamanya karbon tetap tersimpan.

Pertanian modern, dengan pembajakan dalam dan tanah terbuka, cenderung menguras kandungan karbon tanah. Hal ini tidak hanya melepaskan CO₂ tetapi juga mengurangi kemampuan tanah menahan air dan nutrisi, yang meningkatkan kebutuhan irigasi dan pupuk yang mahal.

Jadi “pertanian karbon” adalah tren baru, di mana petani mengolah lahan dengan cara yang menyebabkan karbon ditangkap alih‑alih dilepaskan.

Metode pertama adalah agroforestri, yaitu memadukan pohon dengan tanaman pertanian atau ternak. Pohon dapat menyediakan naungan, membantu menjaga kelembapan, menghasilkan serasah, dan menyimpan karbon. Setelah beberapa dasawarsa, kayunya juga dapat menjadi sumber pendapatan tambahan.

Berikutnya adalah pertanian karbon, yang mencakup praktik untuk meningkatkan penyimpanan karbon dan mengurangi emisi. Penambahan bahan organik tanah dapat membantu penyerapan karbon. Berbagai negara dan kawasan ekonomi, termasuk Uni Eropa, mengembangkan kebijakan dan insentif untuk meningkatkan penyerapan serta penyimpanan karbon di hutan dan tanah, sekaligus mengurangi emisi gas rumah kaca dari tanah.

Sumber: Stop Waste

Pendekatan lain yang diteliti oleh ilmuwan dan diterapkan sebagian petani adalah biochar. Bahan organik seperti sisa panen atau kayu dipanaskan melalui pirolisis dalam kondisi minim oksigen. Proses ini menghasilkan arang berpori, bukan membakar seluruh bahan menjadi abu.

Sebagian karbon dalam biochar dapat bertahan sangat lama di tanah, bergantung pada bahan, proses pembuatan, dan kondisi lingkungan. Pori-porinya juga dapat menjadi habitat mikroorganisme. Salah satu contoh penerapan yang dilaporkan adalah penggunaan di lapangan golf dengan klaim pengurangan kebutuhan irigasi sebesar 30%; hasil tersebut tidak otomatis berlaku di semua lokasi.

Energi Terbarukan

Usaha pertanian semakin banyak menggunakan energi terbarukan, terutama surya dan angin. Pada 2022, 153.101 usaha pertanian dan peternakan AS menggunakan sistem penghasil energi terbarukan, dibandingkan dengan 57.299 pada 2012, atau meningkat sekitar 167% dalam sepuluh tahun.

Instalasi surya ini juga dapat diintegrasikan dengan tanaman alih‑alih menutupi lahan pertanian utama, sebuah teknik yang disebut agrivoltaik, yang kami jelaskan dalam “Agrivoltaik untuk Menggabungkan Pertanian “Nyata” dengan Pertanian Surya.”

Petani juga mulai memasukkan digester metana untuk mendaur ulang limbah pertanian menjadi biogas, terutama di peternakan yang menghasilkan limbah hewan dalam jumlah besar.

Sumber energi lain adalah panas bumi, yang kami bahas lebih lanjut dalam “Panas Bumi dan Rumah Kaca Pasif — Mengurangi Emisi Karbon Pertanian”.

Pupuk rendah karbon

Fosfor dan kalium, yaitu P dan K dalam pupuk NPK, berasal dari bahan mineral yang ditambang. Untuk menurunkan jejak karbonnya, kegiatan penambangan, pengolahan, dan transportasi perlu menggunakan energi yang lebih bersih serta proses yang efisien. Elektrifikasi saja tidak otomatis membuat seluruh rantai pasokan netral karbon.

Pupuk nitrogen berbeda karena sebagian besar amonia saat ini dibuat dengan hidrogen yang berasal dari gas alam atau bahan bakar fosil lain. Produksinya juga membutuhkan energi untuk mereaksikan nitrogen atmosfer dengan hidrogen. Sumber hidrogen dan energi yang lebih bersih dapat menurunkan emisi proses ini.

Untungnya, seluruh rantai pasokan untuk menghasilkan amonia hijau sedang berkembang. Ini dapat mencakup desentralisasi produksi amonia dari sistem modular, seperti yang ditawarkan oleh FuelPositive Corporation dan AmmPower Corp. yang kami sajikan dalam “Bahan Bakar Hidrogen Lain – 5 Saham Amonia Hijau Teratas”.

Hal ini bahkan mungkin suatu hari menjadi bagian penting dalam menggantikan bahan bakar fosil sebagai sumber energi, sebagaimana kami selidiki dalam “Pengurangan Karbon Jalur Pengiriman Global melalui Amonia Hijau”

dan mungkin juga menggerakkan peralatan pertanian.

Alternatif lainnya adalah membantu tanaman memperoleh nitrogen melalui mikroba pengikat nitrogen. Produk yang dikutip menggunakan bakteri untuk mengikat nitrogen atmosfer; hal ini tidak berarti semua mikroba tersebut direkayasa genetika atau langsung menambahkan pupuk ke tanah.

Pertanian Tanpa Tanah

Pertanian berkembang bukan hanya melalui perbaikan tanah dan penggunaan teknologi baru. Sebagian metode juga memungkinkan produksi pangan tanpa lahan pertanian terbuka atau media tanah.

Hal ini dapat dilakukan di pertanian perkotaan, sebuah tren baru yang berupaya membawa produksi makanan lebih dekat ke pusat konsumsi, yang kami jelajahi dalam “Skala Pertanian Perkotaan untuk Membawa Banyak Manfaat”.

Pertanian Vertikal

Salah satu pilihannya adalah pertanian vertikal, yaitu menanam tanaman dalam susunan bertingkat di lingkungan dalam ruangan dengan pencahayaan dan kondisi tumbuh yang dikendalikan. Metode ini dapat melengkapi pertanian konvensional, bukan otomatis menggantikannya seluruhnya.

Ide ini menjanjikan, namun mungkin perlu dioptimalkan agar kompetitif dengan pertanian tradisional.

Anda dapat mempelajari lebih lanjut tentangnya dalam “Penjelajahan Mendalam tentang Pertanian Vertikal dan Dampak Globalnya”, serta “5 Perusahaan Pertanian Vertikal Terbaik” & “10 Perusahaan Pertanian Dalam Ruangan Teratas”.

Sebagian besar metode pertanian dalam ruangan dan vertikal mengandalkan hidroponik, di mana nutrisi yang dibutuhkan tanaman tidak disediakan oleh tanah melainkan oleh air yang mengalir. Kami menjelaskan cara kerjanya dalam “Hidroponik – Semua yang Perlu Anda Ketahui”.

Metode lain menggantung akar tanaman dan menyemprotkannya dengan kabut air yang mengandung nutrisi. Teknik ini disebut aeroponik.

Akuakultur juga dapat dipadukan dengan budidaya tanaman. Nutrien dari limbah ikan dimanfaatkan tanaman, sementara pengolahan biologis dan penyerapan nutrisi membantu menjaga mutu air. Konsep ini disebut akuaponik.

Terakhir, beberapa bentuk makanan baru dapat dibudidayakan, seperti mikroalga, yang kaya protein dan antioksidan dan kemudian dapat digunakan untuk membuat suplemen makanan atau dimasukkan ke dalam minuman.

Pertanian untuk Bahan dan Energi Terbarukan

Bahan bakar hayati

Pertanian tidak hanya menghasilkan pangan. Bahan yang dibudidayakan juga dapat menjadi alternatif untuk sebagian sumber daya tidak terbarukan.

Hal ini telah dilakukan melalui beberapa generasi bahan bakar hayati. Pada masa depan, budidaya alga untuk bahan bakar hayati dapat menjadi model usaha pertanian baru.

Biomaterial

Banyak material saat ini berasal dari sumber tidak terbarukan atau menimbulkan persoalan toksisitas. Bioteknologi dapat membantu mengembangkan alternatif berbasis hayati, meskipun keamanan dan dampak lingkungannya tetap perlu dinilai untuk setiap produk.

Hal ini bahkan lebih nyata untuk bioplastik, dengan banyak perusahaan memimpin upaya membuat kecanduan kita terhadap plastik menjadi masalah yang jauh lebih kecil.

Kayu juga merupakan material yang menjanjikan. Artikel ini mengutip perkiraan nilai industri kayu dan kehutanan sebesar US$1,16 triliun pada 2024. Perbaikan genetik dan pengelolaan hutan dapat meningkatkan produktivitas, dengan tetap memperhatikan keanekaragaman hayati serta penyimpanan karbon.

Kayu mungkin menjadi material yang jauh lebih kuat daripada yang diperkirakan. Peneliti menemukan bahwa kondisi alkali, suhu tinggi, dan biopolimer dapat mengubah kayu menjadi “kayu augmentasi yang dapat memiliki kekuatan seperti baja dan kekakuan 23 kali lebih besar daripada beton”.

Berinvestasi dalam Pertanian

Ada berbagai cara untuk berinvestasi dalam produksi pangan dan biomaterial. Pasar pangan merupakan sektor besar, dengan pendapatan global yang diperkirakan mencapai US$9,09 triliun dalam data yang dikutip artikel ini.

Sektor ini juga terfragmentasi, dengan banyak kegiatan dilakukan oleh perusahaan kecil dan usaha keluarga. Rantai nilainya sering melibatkan perusahaan berbeda untuk peralatan, benih, bahan kimia, tenaga kerja, pengolahan, distribusi, penjualan, dan pemasaran.

Anda dapat mengakses saham perusahaan terkait pangan melalui berbagai pialang. Di securities.io, tersedia panduan pialang untuk AS, Kanada, Australia, Britania Raya, serta berbagai negara lainnya.

Selain saham individual, investor dapat mempelajari ETF pertanian dan teknologi pangan seperti Global X AgTech & Food Innovation ETF (KROP), iShares MSCI Agriculture Producers ETF (VEGI), atau VanEck Agribusiness ETF (MOO). Dana tersebut memberikan eksposur ke sejumlah perusahaan, meskipun strategi, biaya, risiko, dan ketersediaannya perlu diperiksa.

Perusahaan Inovasi Produksi Makanan & Pertanian

CTVA Grafik Harga

Corteva adalah pemimpin global dalam teknologi pertanian, terutama bahan kimia dan benih. Ia juga sangat aktif dalam teknologi pertanian baru seperti robotika.

Corteva membukukan penjualan bersih sekitar US$17,2 miliar pada 2023. Artikel ini menyebut lebih dari 22.500 karyawan dan lebih dari 10 juta pelanggan. Perusahaan tersebut bersaing dengan kelompok global seperti Bayer dan Syngenta, yang bukan perusahaan asal AS.

Dalam hasil semester pertama 2024 yang dikutip, penjualan perlindungan tanaman menurun, sedangkan penjualan benih meningkat. Perubahan ini dipengaruhi berbagai faktor, termasuk harga, volume, persaingan, dan kondisi pasar, sehingga tidak dapat dijelaskan hanya oleh berkurangnya penggunaan bahan kimia.

Sumber: Corteva

Jagung dan kedelai merupakan produk penting dalam bisnis benih Corteva. Kedelai Enlist E3 toleran terhadap tiga herbisida: 2,4-D kolin, glifosat, dan glufosinat. Dalam presentasi Agustus 2024, perusahaan memperkirakan penetrasi teknologi ini akan melampaui 65% pasar kedelai AS pada 2024, dibandingkan dengan kurang dari 5% pada 2019.

Sumber: Corteva

Dalam perlindungan tanaman/kimia, lebih dari setengah penjualan adalah untuk herbisida, sisanya sebagian besar terdiri dari insektisida dan fungisida.

Sumber: Corteva

Corteva telah membangun bisnisnya saat ini di sekitar pertanian industri tradisional, yang masih merupakan aktivitas sangat menguntungkan yang mendukung anggaran R&D saat ini.

Corteva juga mengembangkan teknologi untuk menanggapi perubahan di sektor pertanian. Bidang yang dikerjakan antara lain:

Corteva juga mengkaji peluang permintaan bahan bakar hayati rendah karbon dan protein khusus. Artikel ini mengutip perkiraan pasar potensial masing-masing sebesar US$10–30 miliar pada 2035; angka tersebut merupakan proyeksi, bukan penjualan yang sudah terealisasi.

Sumber: Corteva

Secara keseluruhan, Corteva merupakan perusahaan besar dalam pertanian industri yang juga berinvestasi pada teknologi baru. Upaya ini menunjukkan persiapan menghadapi perubahan praktik pertanian, meskipun keberhasilan komersial setiap pengembangan tetap bergantung pada hasil penelitian, regulasi, dan penerimaan pasar.

mm

Jonathan adalah mantan peneliti biokimia yang bekerja dalam analisis genetik dan uji klinis. Ia kini menjadi analis saham dan penulis keuangan dengan fokus pada inovasi, siklus pasar, dan geopolitik dalam publikasinya 'The Eurasian Century'.