Sensor tanah membantu petani menilai kondisi pertumbuhan seperti ketersediaan air dan nutrisi, pH tanah, suhu dan topografi

Tomat (Solanum lycopersicum L.) merupakan salah satu tanaman bernilai tinggi di pasar dunia dan sebagian besar ditanam dengan sistem irigasi. Produksi tomat seringkali terhambat oleh kondisi yang tidak menguntungkan seperti iklim, tanah, dan sumber daya air. Teknologi sensor telah dikembangkan dan dipasang di seluruh dunia untuk membantu petani menilai kondisi pertumbuhan seperti ketersediaan air dan nutrisi, pH tanah, suhu, dan topologi.
Faktor-faktor yang berkaitan dengan rendahnya produktivitas tomat. Permintaan tomat tinggi, baik di pasar konsumsi segar maupun di pasar produksi industri (pengolahan). Rendahnya hasil panen tomat terjadi di banyak sektor pertanian, seperti di Indonesia yang sebagian besar masih menganut sistem pertanian tradisional. Pengenalan teknologi seperti aplikasi dan sensor berbasis Internet of Things (IoT) telah meningkatkan hasil panen berbagai tanaman secara signifikan, termasuk tomat.
Kurangnya penggunaan sensor heterogen dan modern akibat kurangnya informasi juga menyebabkan rendahnya hasil panen di bidang pertanian. Pengelolaan air yang bijaksana berperan penting dalam mencegah gagal panen, terutama di perkebunan tomat.
Kelembapan tanah merupakan faktor lain yang menentukan hasil tomat karena sangat penting untuk transfer nutrisi dan senyawa lain dari tanah ke tanaman. Menjaga suhu tanaman juga penting karena memengaruhi kematangan daun dan buah.
Kelembapan tanah yang optimal untuk tanaman tomat adalah antara 60% dan 80%. Suhu ideal untuk produksi tomat maksimal adalah antara 24 hingga 28 derajat Celcius. Di atas rentang suhu ini, pertumbuhan tanaman, perkembangan bunga, dan buah kurang optimal. Jika kondisi tanah dan suhu berfluktuasi secara signifikan, pertumbuhan tanaman akan lambat dan terhambat, serta tomat akan matang tidak merata.
Sensor yang digunakan dalam budidaya tomat. Beberapa teknologi telah dikembangkan untuk pengelolaan sumber daya air secara presisi, terutama berbasis teknik penginderaan jarak dekat dan jauh. Untuk menentukan kadar air pada tanaman, digunakan sensor yang menilai kondisi fisiologis tanaman dan lingkungannya. Misalnya, sensor berbasis radiasi terahertz yang dikombinasikan dengan pengukuran kelembapan dapat menentukan besarnya tekanan pada bilah pisau.
Sensor yang digunakan untuk menentukan kadar air pada tanaman didasarkan pada berbagai instrumen dan teknologi, termasuk spektroskopi impedansi listrik, spektroskopi inframerah dekat (NIR), teknologi ultrasonik, dan teknologi penjepit daun. Sensor kelembapan tanah dan sensor konduktivitas digunakan untuk menentukan struktur tanah, salinitas, dan konduktivitas.
Sensor kelembapan dan suhu tanah, serta sistem penyiraman otomatis. Untuk mendapatkan hasil panen yang optimal, tomat membutuhkan sistem penyiraman yang tepat. Kekurangan air yang semakin parah mengancam produksi pertanian dan ketahanan pangan. Penggunaan sensor yang efisien dapat memastikan pemanfaatan sumber daya air yang optimal dan memaksimalkan hasil panen.
Sensor kelembapan tanah memperkirakan kelembapan tanah. Sensor kelembapan tanah yang baru dikembangkan mencakup dua pelat konduktif. Ketika pelat-pelat ini terpapar media konduktif (seperti air), elektron dari anoda akan bermigrasi ke katoda. Pergerakan elektron ini akan menghasilkan arus listrik, yang dapat dideteksi menggunakan voltmeter. Sensor ini mendeteksi keberadaan air di dalam tanah.
Dalam beberapa kasus, sensor tanah dikombinasikan dengan termistor yang dapat mengukur suhu dan kelembapan. Data dari sensor ini diproses dan menghasilkan keluaran satu baris dua arah yang dikirim ke sistem pembilasan otomatis. Ketika data suhu dan kelembapan mencapai ambang batas tertentu, sakelar pompa air akan otomatis menyala atau mati.
Bioristor adalah sensor bioelektronik. Bioelektronik digunakan untuk mengontrol proses fisiologis tanaman dan karakteristik morfologinya. Baru-baru ini, sebuah sensor in vivo berbasis transistor elektrokimia organik (OECT), yang biasa disebut bioresistor, telah dikembangkan. Sensor ini digunakan dalam budidaya tomat untuk menilai perubahan komposisi getah tanaman yang mengalir di xilem dan floem tanaman tomat yang sedang tumbuh. Sensor ini bekerja secara langsung (real-time) di dalam tubuh tanaman tanpa mengganggu fungsi tanaman.
Karena bioresistor dapat ditanamkan langsung ke batang tanaman, bioresistor memungkinkan pengamatan in vivo terhadap mekanisme fisiologis yang berkaitan dengan pergerakan ion pada tanaman dalam kondisi stres seperti kekeringan, salinitas, tekanan uap yang tidak mencukupi, dan kelembapan relatif yang tinggi. Bioresistor juga digunakan untuk deteksi patogen dan pengendalian hama. Sensor ini juga digunakan untuk memantau status air tanaman.