Detektif dan insinyur tanaman dari Universitas Florida menggunakan kecerdasan buatan untuk menemukan penyakit sejak dini sehingga petani yang memproduksi labu musim panas dapat mengendalikannya. Deteksi dini memberi petani peluang untuk mendapatkan hasil panen yang lebih baik.
Labu musim panas dan musim dingin ditanam secara komersial di seluruh negara bagian, khususnya di tenggara dan barat daya Florida. Pada tahun 2019, petani Florida memanen 7,700 hektar labu, dengan nilai produksi $35.4 juta, menurut Layanan Statistik Pertanian Nasional USDA. Namun penyakit embun tepung, yang umum terjadi di seluruh dunia, dapat menurunkan hasil panen.
“Lingkungan yang ideal untuk menginfeksi embun tepung adalah cuaca lembab, penanaman dengan kepadatan tinggi, dan naungan,” kata Yiannis Ampatzidis, asisten profesor teknik pertanian dan biologi UF/IFAS dan salah satu penulis makalah studi baru tentang deteksi dini embun tepung, diterbitkan dalam jurnal Biosystems Engineering.
Untuk penelitian ini, para peneliti UF/IFAS menggunakan sistem penginderaan yang terpasang pada drone untuk mengumpulkan data spektral embun tepung pada labu musim panas di ladang dan laboratorium Pusat Penelitian dan Pendidikan UF/IFAS Southwest Florida.
Peneliti UF/IFAS menggunakan teknologi yang tidak bergantung pada gejala visual untuk mendeteksi embun tepung, kata Ampatzidis. Mata manusia hanya dapat melihat sebagian cahaya dari spektrum elektromagnetik. Teknologi ini bisa “melihat” lebih banyak. Oleh karena itu, para peneliti menggunakan penelitian ini untuk mengidentifikasi panjang gelombang terbaik untuk deteksi dini penyakit embun tepung – pada daun yang tidak memiliki gejala atau menunjukkan gejala awal.
Para peneliti menggunakan pembelajaran mesin – bagian dari kecerdasan buatan – yang dapat “belajar” dari data spektral untuk mendeteksi embun tepung. Data tersebut berasal dari drone dan sistem penginderaan berbasis darat. Model pembelajaran mesin yang terlatih mengidentifikasi embun tepung dalam berbagai tahap perkembangan penyakit, kata Ampatzidis. Sistem pembelajaran mesin membangun model matematika untuk mendeteksi embun tepung tanpa diprogram oleh manusia untuk mengikuti langkah-langkah tertentu.
Dengan gambar dan analisis reflektansi spektral daun labu, para ilmuwan mendeteksi bubuk sekitar 95%. Faktanya, bahkan tanpa gejala penyakit yang terlihat, teknologi tersebut menunjukkan kepada para peneliti penyakit tersebut sebanyak 82% hingga 89%.
“Sangat penting untuk mengidentifikasi embun tepung sejak dini, karena penyakit ini menyebar dengan cepat dan ukuran lesi bertambah, membentuk lapisan putih atau abu-abu berdebu,” kata Ampatzidis, penasihat fakultas Jaafar Abdulridha, peneliti pasca-doktoral UF/IFAS yang memimpin pembelajaran.
Pamela Roberts, profesor patologi tanaman UF/IFAS, membutuhkan data dari insinyur seperti Ampatzidis, untuk membantunya menemukan penyakit pada tahap awal. Ia membandingkannya dengan deteksi dini penyakit manusia.
“Deteksi dini terhadap masalah kesehatan apa pun, baik pada manusia atau tumbuhan, memberikan peluang terbaik untuk mengendalikannya melalui intervensi dini,” kata Roberts, salah satu penulis studi tersebut. “Demikian pula, penyakit tanaman lebih mudah dikendalikan pada tahap awal ketika populasi patogen rendah, dibandingkan pada saat epidemi terjadi pada tahap akhir.”
“Selain itu, teknologi ini sebenarnya dapat mengurangi penggunaan semprotan kimia, dengan menghilangkan penggunaan yang dapat dilakukan sebelum ada penyakit yang perlu dikendalikan,” katanya. “Karena embun tepung merupakan masalah kronis pada tanaman labu di barat daya Florida, yang menjadi pertanyaan hanyalah kapan, bukan apakah, penyakit tersebut akan muncul. Pemilihan waktu penggunaan fungisida yang tepat, baik pada pertanian konvensional maupun organik, dapat meningkatkan kemanjuran produk dan mengurangi kerugian.”
Gejala utama penyakit embun tepung adalah bercak atau bercak putih, biasanya pada daun. Mendiagnosis penyakit embun tepung pada tahap awal infeksi sulit dilakukan karena gejalanya muncul pada daun bagian bawah dan lebih dewasa yang sering tertutup oleh daun lain.
“Singkatnya, suatu penyakit dapat mengubah sifat daun dan mempengaruhi jumlah cahaya yang dipantulkan dari daun di area di luar spektrum penglihatan, yang tidak dapat dilihat manusia,” kata Ampatzidis.
- Brad Buck, Universitas Florida