Analysis of the Effectiveness of Using Drones for Soil Fertility Mapping and Precision Fertilization

Drone technology has revolutionized precision agriculture, particularly for mapping soil fertility and more efficient fertilizer application. Drones are equipped with various advanced sensors, such as multispectral and hyperspectral cameras, capable of capturing aerial data on vegetation and soil conditions. The use of drones allows farmers to obtain detailed information about soil fertility variability across their entire farmland in a short time. This technology provides a faster and more economical alternative to conventional, time-consuming and labor-intensive soil survey methods. With their low-altitude flight capabilities, drones can produce high-resolution imagery that is highly useful for agricultural analysis (Zhou et al., 2023).

The effectiveness of drones in soil fertility mapping lies in their ability to produce highly accurate spatial variability maps. Multispectral sensors on drones can detect vegetation indices such as the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), which reflects plant health and soil nutrient status. The data collected by drones allows identification of zones with varying fertility levels within a single plot of land. This information is invaluable for making targeted fertilizer decisions tailored to the specific needs of each zone. The accuracy of this mapping can reach a precision level of up to several centimeters, much more detailed than satellite methods (Takata et al., 2023).

Drone-based precision fertilization offers significant benefits in fertilizer use efficiency and increased productivity. By understanding soil fertility variability, farmers can apply fertilizer at variable rates according to the needs of each land zone. This approach reduces fertilizer waste in already fertile areas and increases application in nutrient-deficient areas. Studies show that precision fertilization can save up to 15–30% on fertilizer use while maintaining or even increasing yields. For example, research on rice tilling using UAV-based recipe maps reduced fertilizer use by up to 24.76% compared to traditional methods (Agronomy, 2022). This efficiency is not only economically beneficial but also reduces the environmental impact of overfertilization.

The implementation of drone technology for precision mapping and fertilization also faces several challenges that need to be considered. The initial investment in procuring quality drones and sensors is still relatively high, especially for small-scale farmers. The need for experts capable of operating drones and analyzing the resulting data presents a technical challenge. Weather conditions such as strong winds, rain, or fog can hamper drone operations and affect the quality of the data collected. Drone flight regulations in various countries also limit the areas and flight altitudes that operators need to comply with (Zhou et al., 2023).

From an economic perspective, cost-benefit analysis shows that using drones for soil fertility mapping is more profitable on medium- to large-scale farms. For farms over 50 hectares, fertilizer cost savings and increased productivity can offset the drone investment within 2–3 years. Drone mapping services are also emerging as a solution for farmers who cannot afford their own drones. Sharing economy-based business models are making access to this technology more democratic and affordable. The decline in drone and sensor prices in recent years has also made this technology increasingly accessible to more farmers (Agriculture, 2025).

Going forward, the integration of drone technology with artificial intelligence and machine learning will further enhance the effectiveness of soil fertility mapping and precision fertilization. Automated systems can provide real-time fertilizer recommendations based on analysis of drone imagery and historical field data. The development of agricultural-specific drones with larger payloads will enable not only mapping but also direct aerial fertilizer application. Collaboration between the government, research institutions, and the private sector is needed to encourage wider adoption of this technology. With appropriate policy support and increased digital literacy among farmers, drone technology has the potential to become a new standard in sustainable and efficient agricultural practices (Agriculture, 2025; Takata et al., 2023).

Analisis Efektivitas Penggunaan Drone untuk Pemetaan Kesuburan Tanah dan Pemupukan Presisi

Teknologi drone telah menghadirkan revolusi dalam bidang pertanian presisi, khususnya untuk pemetaan kesuburan tanah dan aplikasi pemupukan yang lebih efisien. Drone dilengkapi dengan berbagai sensor canggih seperti kamera multispektral dan hiperspektral yang mampu menangkap data vegetasi dan kondisi tanah dari udara. Penggunaan drone memungkinkan petani untuk mendapatkan informasi detail tentang variabilitas kesuburan tanah di seluruh lahan pertanian mereka dalam waktu singkat. Teknologi ini memberikan alternatif yang lebih cepat dan ekonomis dibandingkan metode survei tanah konvensional yang memakan waktu dan tenaga. Dengan kemampuan terbang di ketinggian rendah, drone dapat menghasilkan citra beresolusi tinggi yang sangat berguna untuk analisis pertanian (Zhou et al., 2023).

Efektivitas drone dalam pemetaan kesuburan tanah terletak pada kemampuannya menghasilkan peta variabilitas spasial dengan akurasi tinggi. Sensor multispektral pada drone dapat mendeteksi indeks vegetasi seperti NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) yang mencerminkan kesehatan tanaman dan status nutrisi tanah. Data yang dikumpulkan drone memungkinkan identifikasi zona-zona dengan tingkat kesuburan berbeda dalam satu hamparan lahan. Informasi ini sangat berharga untuk membuat keputusan pemupukan yang tepat sasaran sesuai kebutuhan spesifik setiap zona. Akurasi pemetaan ini dapat mencapai tingkat presisi hingga beberapa sentimeter, jauh lebih detail dibanding metode satelit (Takata et al., 2023).

Pemupukan presisi berbasis data drone memberikan manfaat signifikan dalam efisiensi penggunaan pupuk dan peningkatan produktivitas. Dengan mengetahui variabilitas kesuburan tanah, petani dapat mengaplikasikan pupuk secara variable rate sesuai kebutuhan masing-masing zona lahan. Pendekatan ini mengurangi pemborosan pupuk di area yang sudah subur dan meningkatkan aplikasi di area yang defisit nutrisi. Studi menunjukkan bahwa pemupukan presisi dapat menghemat penggunaan pupuk hingga 15–30% sambil mempertahankan atau bahkan meningkatkan hasil panen. Sebagai contoh, penelitian pada tahap tillering padi dengan peta resep berbasis UAV mampu mengurangi penggunaan pupuk hingga 24,76% dibandingkan metode tradisional (Agronomy, 2022). Efisiensi ini tidak hanya menguntungkan secara ekonomis tetapi juga mengurangi dampak lingkungan dari pemupukan berlebihan.

Implementasi teknologi drone untuk pemetaan dan pemupukan presisi juga menghadapi beberapa tantangan yang perlu dipertimbangkan. Investasi awal untuk pengadaan drone dan sensor yang berkualitas masih relatif tinggi, terutama bagi petani skala kecil. Kebutuhan akan tenaga ahli yang mampu mengoperasikan drone dan menganalisis data yang dihasilkan menjadi kendala teknis tersendiri. Kondisi cuaca seperti angin kencang, hujan, atau kabut dapat menghambat operasional drone dan mempengaruhi kualitas data yang dikumpulkan. Regulasi penerbangan drone di berbagai negara juga membatasi area dan ketinggian terbang yang perlu dipatuhi operator (Zhou et al., 2023).

Dari sisi ekonomi, analisis cost-benefit menunjukkan bahwa penggunaan drone untuk pemetaan kesuburan tanah lebih menguntungkan pada lahan berskala menengah hingga luas. Untuk lahan di atas 50 hektar, penghematan biaya pupuk dan peningkatan produktivitas dapat mengkompensasi investasi drone dalam waktu 2–3 tahun. Layanan jasa pemetaan menggunakan drone juga berkembang sebagai solusi bagi petani yang tidak mampu membeli drone sendiri. Model bisnis berbasis sharing economy memungkinkan akses teknologi ini lebih demokratis dan terjangkau. Penurunan harga drone dan sensor dalam beberapa tahun terakhir juga membuat teknologi ini semakin aksesible bagi lebih banyak petani (Agriculture, 2025).

Ke depan, integrasi teknologi drone dengan kecerdasan buatan dan machine learning akan semakin meningkatkan efektivitas pemetaan kesuburan tanah dan pemupukan presisi. Sistem otomatis dapat memberikan rekomendasi pemupukan secara real-time berdasarkan analisis citra drone dan data historis lahan. Pengembangan drone khusus pertanian dengan kemampuan payload lebih besar memungkinkan tidak hanya pemetaan tetapi juga aplikasi pupuk langsung dari udara. Kolaborasi antara pemerintah, institusi penelitian, dan sektor swasta diperlukan untuk mendorong adopsi teknologi ini secara lebih luas. Dengan dukungan kebijakan yang tepat dan peningkatan literasi digital petani, teknologi drone berpotensi menjadi standar baru dalam praktik pertanian berkelanjutan dan efisien (Agriculture, 2025; Takata et al., 2023).

Reference

• Agriculture. (2025). Dynamic monitoring and precision fertilization decision system for agricultural soil nutrients using UAV remote sensing and GIS. Agriculture, 15(15), 1627. https://doi.org/10.3390/agriculture15151627

• Agronomy. (2022). Precise Fertilization Method of Rice Tillering Stage Based on UAV Hyperspectral Remote Sensing Prescription Map. Agronomy, 12(11), 2893. https://doi.org/10.3390/agronomy12112893

• Takata, Y., Yamada, H., Kanuma, N., Ise, Y., & Kanda, T. (2023). Digital soil mapping using drone images and machine learning at the sloping vegetable fields in cool highland in the Northern Kanto region, Japan. Soil Science and Plant Nutrition, 69(4), 221-230. https://doi.org/10.1080/00380768.2023.2197453

• Zhou, J., Xu, Y., Gu, X., Chen, T., Sun, Q., Zhang, S., & Pan, Y. (2023). High-Precision Mapping of Soil Organic Matter Based on UAV Imagery Using Machine Learning Algorithms. Drones, 7(5), 290. https://doi.org/10.3390/drones7050290 

PT. Precision Agriculutre Indonesia adalah ekosistem digital pertanian Indonesia yang mengintegrasikan agrotech, pertanian presisi, pertanian cerdas, dan pertanian pintar melalui pemanfaatan teknologi seperti sensor pertanian, Internet of Things (IoT), kecerdasan buatan, sistem irigasi otomatis, pemupukan cerdas, dan pemantauan tanaman berbasis data real-time, serta menghadirkan layanan edukasi petani modern, digitalisasi agribisnis, pasar produk pertanian online, penguatan rantai pasok, inovasi teknologi tepat guna, dan solusi pertanian ramah lingkungan yang mendukung pertanian modern, berkelanjutan, dan berdaya saing tinggi di era Revolusi Industri 4.0.  Pertanian Presisi Indonesia