Peranan geofizik untuk pembangunan bidang pertanian

Pertumbuhan penduduk akan sentiasa meningkat dari masa ke masa. Pertumbuhan penduduk pasti memerlukan makanan yang lebih banyak dan juga menuntut kualiti yang lebih baik dan kuantiti yang lebih banyak.

Teknologi untuk memantau sifat fizikal tanah pertanian yang diperlukan untuk menghasilkan produk yang bermutu dan berkualiti. Penyelidikan geofizik dapat digunakan untuk memantau kawasan pertanian dan digunakan sebagai kaedah yang berkesan dalam bidang pertanian. Kaedah ini dapat membantu petani dalam membuat keputusan seperti “tanaman apa yang sesuai ditanam, ada sumber air yang cukup kah? fizikal tanahnya padat atau gembur?” di ladang mereka.

Pada asasnya, kaedah geofizik dapat digunakan untuk pemetaan tanah, mengetahui sifat fizikal tanah melalui keberintangan geoelektrik, kekonduksian, mengukur tahap kemasukan air masin dari kawasan tanah pertanian pesisir pantai dan dapat mengukur tahap kandungan air secara langsung tanpa merosakkan objek. Selain itu, kaedah geofizik juga dapat menentukan kedalaman batuan dasar, ketebalan tanah baki dan bongkah batuan yang mungkin menyukarkan proses penggemburan tanah.

Harus diingat bahawa kesuburan tanah dipengaruhi oleh jenis batuan dasar seperti kandungan mineral yang sesuia atau tidak untuk sesuatu jenis tanaman. Dengan mengetahui lapisan tanah, kita dapat memberi input kepada petani dalam bentuk sesuatu yang akan menjadi lebih baik.

Geofizik dalam pertanian memberi tumpuan kepada kedalaman yang jauh lebih dangkal daripada aktiviti geofizik penjelajahan minyak atau perlombongan mahupun penerokaan air bawah tanah. Kedalaman tanah yang dipetakan difokuskan pada lapisan tanah atas, yang berada 10-30 cm di bawah permukaan.

Kaedah geofizik yang dapat digunakan untuk pertanian meliputi: kaedah keberintangan geoelektrik, radak tusuk bumi, induksi elektromagnetik, seismos pembiasan, magnetik (dengan mengukur medan magnet bumi), dan pengutuban teraruh. Kaedah ini boleh digunakan dalam kombinasi dengan kaedah sains tanah (pH, nutrisi, jenis tanah, dll.) untuk mengukuhkan hasil tafsiran.

Beberapa pertimbangan mesti dibuat sebelum memulakan penyelidikan geofizik dalam pertanian, termasuk:

1. Pemilihan kaedah atau gabungan beberapa kaedah. Dalam geofizik, kaedah mempunyai kelebihan dan kekurangan sehingga dalam penyelidikan geofizik kombinasi kaedah biasanya diterapkan tergantung pada sumber kewangan.
2. Mengetahui kedalaman dan ketetapan yang hendak diukur.
3. Masa penyiasatan (musim dan cuaca). Beberapa kaedah geofizik tidak kondusif jika dijalankan semasa hujan atau mungkin ada beberapa hasil pengukuran yang akan berbeza jika dijalankan semasa musim hujan atau kemarau.
4. Kawasan atau grid dan penentuan kedudukan pengukuran.
5. Aspek pemprosesan atau analisis (ketepatan dan kepantasan/kelajuan), alangkah baiknya jika di lapangan, selain melakukan pengukuran, anda juga dapat mentafsirkan secara langsung.

Berikut adalah beberapa kajian kes yang dapat disumbangkan oleh ahli geofizik dalam bidang pertanian:

1. Pemetaan kawasan yang terjejas oleh pencerobohan air laut; bagaimana memetakan ini? Boleh dengan kaedah keberintangan geoelektrik, kerana air laut jauh lebih konduktif daripada air tawar.
2. Pemetaan pencemaran di kawasan pertanian, apa jenis pencemaran? Pencemaran boleh disebabkan oleh baja atau racun perosak yang berlebihan, kaedah GPR boleh digunakan untuk menyelesaikan kes ini (Giovena Bitella et al., 2015).
3. Pemantauan paras air bawah tanah di kawasan gambut, masalah di kawasan gambut adalah bagaimana memantau air bawah tanah semasa kemarau? Sekiranya permukaan air bawah tanah berada di bawah 50 cm, ia agak selamat (tidak terbakar) tetapi contohnya permukaan di atas 50 cm berisiko tinggi terkena kebakaran.
4. Mengenal pasti dan memetakan sifat tanah yang mempengaruhi pertumbuhan atau pembesaran dan hasil tanaman. 
5. Penambakan dan pemulihan kawasan yang dilanda bencana, sebagai contoh: jika terdapat kawasan pertanian yang dilanda banjir, bagaimana kita tahu adakah kawasan tersebut masih sesuai untuk tanah pertanian atau tidak?
6.  Mengetahui kawasan yang sesuai dan potensi hasil tanah ubi.
7. Untuk menganggarkan kadar pelonggaran akar pada ubi kayu. Adakah ubi sudah cukup matang sebelum digali?
8. Pemetaan geometri akar pokok tanaman, dan pemetaan secara berulang terhadap kandungan air dalam tanah.
9. Menentukan hubungan tekanan antara bacaan rintangan semula jadi terhadap nilai rintangan  tanaman, tanah dan tekanan air. 

Sebagai penutup, penulis percaya bahawa kaedah geofizik dapat digunakan dalam kerja pertanian dan membantu banyak pihak dalam meningkatkan kualiti dan kuantiti dalam pertanian. Berikut adalah senarai bahan bacaan yang boleh dirujuk:

1. Mutair, A. A., Suarau, O. O. & A., Abdulrasoul.  2018.  Electrical conductivity method for predicting yields of two yam (Dioscorea alata) cultivars in a coarse textured soil. International Soil and Water Conservation Research  Volume 6, Issue 3, Pp 230-236. 
2. Yusof, N.F., Mohamed Z., H., Juahir ,& N.Z., Karim. 2016. Application of Geophysical Technique in Investigation of Groundwater Quality at Melaka Tengah Malacca .Journal of Advanced Research Design Vol. 24, No. 1. Pp 1-12.
3. F. A. Azizan, et al 2018. Groundwater Assessment Using Geophysical Survey at Insat, Perlis, Malaysia. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 429.
4. Barry A., Jeffrey, J. D., and R., E., Mohammad. 2008. Handbook of Agricultural Geophysics. Broken Sound Parkway NW, Suite 300: Taylor & Francis Group, LLC.
5. Alfredo Degrado et al. 2017. Ground penetrating radar: a case study for estimating root bulking rate in cassava (Manihot esculenta Crantz). Plant Methods 13, 65 (2017).
6. Eluwole, A.B., and Olorunfemi, M.O. 2020. Relationship between in-situ spatial soil resistivity and selected soil physical properties. Malaysian Journal of Soil Science Vol. 24: 51-66
7. Giovanni Bitella et.al. 2015. Geophysical Techniques for Plant, Soil, and Root Research Related to Sustainability. The Sustainability of Agro-Food and Natural Resource Systems in the Mediterranean Basin, DOI 10.1007/978-3-319-16357-4_23.
8. Larisa Golovko, Anatoly I. Pozdnyakov. 2007. ELECTRICAL GEOPHYSICAL METHODS IN AGRICULTURE //Proceedings of the 4th International Symposium on Intelligent Information Technology in Agriculture (ISIITA) October 26-29, 2007, Beijing, China pp.457-471.

Ahmad Khairul Azmi adalah pelajar Sarjana Geofizik Kejuruteraan dan Persekitaran, UKM 

Mohd Hariri Arifin adalah pensyarah di Jabatan Sains Bumi dan Alam Sekitar, UKM

* Tulisan ini adalah pandangan peribadi penulis yang tidak semestinya mencerminkan pandangan MalaysiaNow