KARAKTERISTIK TEMPERATUR DAN ALIRAN LARUTAN NUTRISI

KARAKTERISTIK TEMPERATUR DAN ALIRAN LARUTAN NUTRISI
TANAMAN TOMAT (Lycopersicum esculentum Mill) PADA SISTEM
HIDROPONIK NUTRIENT FILM TECHNIQUE (NFT)
OLEH :
DEWI NURNA WAHYUNININGSIH
F14103055
2007
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
KARAKTERISTIK TEMPERATUR DAN ALIRAN LARUTAN NUTRISI
TANAMAN TOMAT (Lycopersicum esculentum Mill) PADA SISTEM
HIDROPONIK NUTRIENT FILM TECHNIQUE (NFT)
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Departemen Teknik Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh :
DEWI NURNA WAHYUNININGSIH
F14103055
2007
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
Dewi Nurna Wahyuniningsih. F14103055. Karakteristik Temperatur dan
Aliran Larutan Nutrisi Tanaman Tomat (Lycopersicum esculentum Mill)
pada Sistem Hidroponik Nutrient Film Technique (NFT). Di bawah bimbingan
Herry Suhardiyanto.
RINGKASAN
Budidaya tomat secara hidroponik di dalam greenhouse memungkinkan
terciptanya lingkungan tumbuh yang optimum bagi tanaman, karena tanaman
mendapatkan air dan nutrisi yang cukup untuk pertumbuhannya dan terlindung
dari serangan hama serta penyakit. Nutrient film technique (NFT) adalah metode
budidaya yang akar tanamannya berada di lapisan air dangkal tersirkulasi yang
mengandung nutrisi sesuai kebutuhan tanaman.
Pengendalian lingkungan dilakukan dengan mempertahankan temperatur
di sekitar tanaman tetap pada batas optimum yang sesuai bagi tanaman.
Pengendalian temperatur di sekitar tanaman dapat dilakukan dengan menurunkan
temperatur daerah perakaran tanaman karena lebih murah dan efektif
dibandingkan dengan metode penurunan temperatur lain untuk budidaya tanaman
di dalam greenhouse. Besarnya radiasi matahari dan temperatur udara dalam
greenhouse mempengaruhi tingginya temperatur larutan nutrisi pada sistem NFT.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik temperatur larutan
nutrisi pada sistem hidroponik NFT dari hulu hingga hilir pada tiap tahap
pertumbuhan tanaman tomat yang berbeda dan mengetahui pengaruh faktor
gesekan terhadap pertumbuhan tanaman.
Pengukuran dilakukan dengan menggunakan peralatan yaitu rumah kaca
(greenhouse) model single-span, bedeng tanaman sepanjang 10 meter, termometer
bola basah dan bola kering, hybrid recorder type HR 2300 dan termokopel,
pyranometer, weather station, dan komputer. Bahan yang digunakan yaitu benih
tanaman tomat dan pupuk tanaman.
Pengukuran parameter lingkungan meliputi pengukuran temperatur udara
di dalam dan luar greenhouse, temperatur larutan nutrisi sepanjang bedeng
tanaman yang tertutup styrofoam dengan titik pengukuran yang terletak di bagian
hulu, tengah, dan hilir bedeng, kelembaban udara dalam greenhouse, dan radiasi
matahari. Pengukuran dilakukan setiap 10 menit mulai pukul 06:00 hingga pukul
18:00 pada setiap tahap pertumbuhan tanaman yaitu masa vegetatif tanaman (9,
10, 11, 12 hst), masa pembungaan (27, 28, 29 hst), dan masa pembuahan (46, 47,
48 hst).
Pendugaan temperatur larutan nutrisi di bagian hilir dilakukan dengan
menggunakan persamaan pindah panas dan menggunakan metode Artificial
Neural Network (ANN). Pendugaan dengan metode ANN menggunakan data-data
input berupa parameter lingkungan yang berpengaruh terhadap perubahan
temperatur larutan nutrisi yaitu, temperatur udara dan radiasi matahari dalam
greenhouse, kelembaban udara, temperatur pada bagian dinding bedeng dan
styrofoam, temperatur hulu tanaman, dan umur tanaman. Hasil pendugaan
kemudian dibandingkan dengan hasil pengukuran.
Temperatur larutan nutrisi pada siang hari dapat mencapai 35 - 36oC.
Temperatur udara dalam greenhouse pada siang hari mencapai 36 – 37oC, lebih
tinggi 1oC dibandingkan temperatur larutan nutrisi. Hal ini dapat disebabkan
adanya faktor perbedaan fasa zat. Udara berupa gas sehingga jika terjadi
perubahan pada lingkungan luar greenhouse, gas akan lebih cepat berubah
dibandingkan zat cair.
Pada selang temperatur udara 21.4 – 38.3oC, selang nilai temperatur
larutan nutrisi hulu dan hilir dapat mencapai 1 – 4oC. Pada kondisi siang hari,
temperatur larutan nutrisi akan meningkat hingga mencapai 1oC setelah melewati
bedeng sepanjang 10 m dengan debit 4 liter/menit.
Berdasarkan hasil pengukuran, diketahui bahwa pada selang nilai radiasi
matahari sebesar 0 – 288.6 W/m2 besarnya kenaikan perbedaan temperatur hulu
dan hilir mencapai 1 – 1.5oC. Pada kondisi siang hari, temperatur larutan nutrisi
akan meningkat hingga mencapai 1oC seiring dengan peningkatan radiasi
matahari.
Beda pertumbuhan pada akar tanaman dapat dilihat berdasarkan perbedaan
besarnya faktor gesekan pada aliran larutan nutrisi di sepanjang bedeng. Semakin
tinggi kecepatan aliran larutan maka semakin kecil faktor gesekan yang terjadi
antara fluida dengan bedeng.
Temperatur larutan nutrisi di hilir hasil prediksi mendekati hasil
pengukuran dengan nilai SEP (Standard Error of Prediction) pada tiap tahap
pertumbuhan berturut-turut sebesar 0.329133159, 0.128116256 dan 0.037381985.
Pendugaan dengan menggunakan ANN menghasilkan nilai SEP pada tiap tahap
pertumbuhan berturut-turut sebesar 0.242046, 0.075269094, 0.064335.
Pendugaan temperatur larutan nutrisi di hilir dengan menggunakan ANN
mempunyai tingkat validasi yang lebih tinggi dibandingkan dengan menggunakan
pendugaan melalui persamaan pindah panas.
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
KARAKTERISTIK TEMPERATUR DAN ALIRAN LARUTAN NUTRISI
TANAMAN TOMAT (Lycopersicum esculentum Mill) PADA SISTEM
HIDROPONIK NUTRIENT FILM TECHNIQUE (NFT)
SKRIPSI
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Departemen Teknik Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh :
DEWI NURNA WAHYUNININGSIH
F14103055
Dilahirkan di Probolinggo pada tanggal 6 Juli 1985
Lulus tanggal :
September 2007
Menyetujui
Bogor, September 2007
Dr. Ir. Herry Suhardiyanto, M. Sc.
Dosen Pembimbing
Mengetahui,
Dr. Ir. Wawan Hermawan, M. S
Ketua Departemen Teknik Pertanian
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Probolinggo, Jawa Timur pada tanggal 6
Juli 1985 sebagai anak kedua dari pasangan Subiyanto dan
Wulan Sri Hartati. Penulis mendapatkan pendidikan dasar
selama 6 tahun di SD Negeri Tisnonegaran I, Probolinggo.
Pada tahun 1997 penulis meneruskan pendidkan menengah di
SLTP Negeri 1 Probolinggo dan tamat pada tahun 2000.
Kemudian penulis melanjutkan pendidikan tingkat atas selama
3 tahun di SMU Negeri 1 Probolinggo dan tamat pada tahun 2003. Pada tahun
tersebut, penulis diterima di Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi
Pertanian, Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB
(USMI).
Selama 4 tahun, penulis aktif di beberapa kepanitian acara dan aktif dalam
Himpunan Profesi Mahasiswa Teknik Pertanian di Departemen Profesi pada tahun
kepengurusan 2004 – 2005. Penulis juga menjadi Asisten Praktikum mata kuliah
Ilmu ukur Wilayah dan Gambar Teknik pada tahun 2007. selain itu, penulis juga
merupakan penerima beasiswa dari Yayasan Supersemar selama periode 2005 –
2007.
Penulis telah melaksanakan kegiatan Praktek Lapangan di Balai Penelitian
Tanaman Sayuran Lembang, Bandung, Jawa Barat pada tahun 2006 dengan judul
”Elemen Lingkungan dalam Greenhouse pada Budidaya Tanaman Paprika
(Capsicum annum var. grossum) di Balai Penelitian Tanaman Sayuran Lembang,
Bandung”.
Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian,
penulis menyelesaikan tugas akhir skripsi yang berjudul ”Karakteristik
Temperatur dan Aliran Larutan Nutrisi Tanaman Tomat (Lycopersicum
esculentum Mill) pada Sistem Hidroponik Nutrient Film Technique (NFT)”.
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, karena atas
segalah rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi
yang berjudul ”Karakteristik Temperatur dan Aliran Larutan Nutrisi
Tanaman Tomat (Lycopersicum esculentum Mill) pada Sistem Hidroponik
Nutrient Film Technique (NFT)”. Skripsi ini merupakan hasil penelitian yang
dilakukan penulis sejak bulan April 2007 hingga bulan Agustus 2007.
Selama proses penyelesaian tugas akhir ini penulis banyak mendapatkan
bantuan baik secara moril maupun materil. Oleh karena itu, penulis ingin
mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Dr. Ir. Herry Suhardiyanto, M.Sc. selaku dosen pembimbing akademik
yang telah banyak memberikan bimbingan, arahan, masukan, dan motivasi
kepada penulis.
2. Dr. Ir. Leopold O. Nelwan, M.Si. dan Yudi Chadirin, S.TP, M.Agr selaku
dosen penguji atas saran-saran yang diberikan kepada penulis.
3. Ayah dan Ibu serta kakak tercinta, atas segala dukungan baik moril
maupun materil, doa, dan kasih sayang yang selalu dicurahkan kepada
penulis.
4. Pak Ahmad, Pak Harto dan Mas Firman yang telah membantu penulis
selama penelitian.
5. Hani, Hanida, Gytha, Dela, Puspita Crew (Kaltika, Amna, Eka, Wilis,
Dyah, Veve) atas segala kebersamaan serta kebahagiaan yang kita rasakan
tiap hari.
6. Teman-teman seperjuangan : Murni, Sari, Shinta, Yuni, Rena, Gia dan
semua pihak yang terkait dengan Leuwikopo, terima kasih atas segala
bantuan, dukungan, dan kebersamaan selama penelitian berlangsung.
7. Teman-teman LBP (Murni, Sari, Kindi, Ali, Iin, Eka, Shinta, Yuni, Anne,
Haely, Yulis, Yanu, Tari, Irawan, Fuad, Uki), TEP’40, Salman, Sujai Kos
atas bantuan yang diberikan kepada penulis.
8. Semua pihak yang telah banyak membantu penulis selama penelitian yang
tidak bisa disebutkan satu persatu.
i
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir skripsi ini masih
terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, saran dan kritik dari pembaca
sangat penulis harapkan untuk perbaikan di masa mendatang.
Bogor,
September 2007
ii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR .................................................................................. i
DAFTAR ISI .................................................................................................. iii
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... v
DAFTAR TABEL ......................................................................................... vii
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. viii
DAFTAR SIMBOL ....................................................................................... ix
BAB I. PENDAHULUAN ............................................................................. 1
1.1. Latar Belakang ........................................................................... 1
1.2. Tujuan ........................................................................................ 2
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 3
2.1. Radiasi Matahari ........................................................................ 3
2.2. Temperatur ................................................................................. 4
2.3. Rumah Kaca (Greenhouse) ........................................................ 5
2.4. Tomat (Lycopersicum esculentum Mill) .................................... 6
2.5. Sistem Hidroponik NFT (Nutrient Film Technique) .................. 6
2.6. Prinsip-prinsip Pindah Panas ...................................................... 8
2.7. Artificial Neural Network (ANN) .............................................. 10
BAB III. METODE PENELITIAN ............................................................. 15
3.1. Waktu dan Tempat ..................................................................... 15
3.2. Bahan dan Alat ........................................................................... 15
3.3. Metode Penelitian ...................................................................... 17
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................... 28
4.1. Temperatur Udara di dalam dan di luar Greenhouse ................. 28
4.2. Temperatur Larutan Nutrisi pada Bedeng Tanaman .................. 30
4.3. Pengaruh Temperatur Udara dalam Greenhouse dan
Radiasi Matahari terhadap Perubahan Temperatur
Hulu-Hilir Larutan Nutrisi ........................................................ 32
4.4. Faktor Gesekan pada Aliran Larutan Nutrisi ............................. 36
4.5. Prediksi Temperatur Hilir Berdasarkan Persamaan
Pindah Panas ............................................................................. 37
iii
4.6. Pendugaan Temperatur Hilir Menggunakan
Artificial Neural Network .......................................................... 40
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... 45
5.1. Kesimpulan ................................................................................ 45
5.2. Saran ........................................................................................... 45
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 46
iv