B. DESAIN SISTEM
2. Desain Data
Sistem pakar ini tidak menggunakan database, karena tidak diperlukan dalam pembangunannya. Sehingga desain data pada sistem pakar ini dititikberatkan pada penggunaan rumus-rumus dalam perhitungan dan informasi-informasi pada frame-frame keterangan. Desain data melibatkan aktivitas akuisisi pengetahuan (dari pakar atau sumber lain) dan representasi pengetahuan (dalam komputer).
Akuisisi pengetahuan yaitu pengumpulan pengetahuan atau informasi yang diperlukan dalam sistem pakar. Pengetahuan ini dikumpulkan dari wawancara dengan pakar pupuk, yaitu Dr. Ir. Abdul Karim Makarim, M.Sc dan dari bahan bacaan yang berkaitan dengan informasi yang dibutuhkan. Informasi yang dikumpulkan kemudian diterjemahkan ke dalam program komputer berupa variabel-veriabel yang akan dipergunakan dalam perhitungan-perhitungan (representasi pengetahuan).
a. Varietas Padi
Pada form2 (potensi.frm), varietas, tingkat irigasi, dan kondisi lahan diperlukan untuk menentukan potensi aktual tanaman padi. Varietas disimpan sebagai variabel var. Nama-nama varietas padi sawah diurutkan sesuai abjad kemudian ditampilkan dengan menggunakan ListBox pada frame tersendiri, yaitu frm_var. Tampilan frm_var dapat dilihat pada Gambar 5. Contoh program untuk menampilkan varietas lokal dapat dilihat di bawah ini.
With List1 .AddItem "Adil" .AddItem "Arimbi" .AddItem "Asahan" .AddItem "Bathara" .AddItem "Bengawan" .AddItem "Brantas"
.AddItem "Dara" .AddItem "Dewi Ratih" .AddItem "Dewi Tara" .AddItem "Gemar" .AddItem "Jelita" .AddItem "Makmur" .AddItem "PB-5" .AddItem "Pelita I-1" .AddItem "Pelita I-2" .AddItem "Rajalele" .AddItem "Remaja" .AddItem "Serayu" .AddItem "Syntha" End With
Pada Tabel 3 ditunjukkan beberapa varietas padi sawah dan hasilnya dalam ton/ha.
Tabel 3. Varietas padi sawah, kelompok varietas dan hasilnya (dari berbagai sumber)
Varietas Kelompok Hasil (ton GKG/ha)
Singkil VUB 4.0-8.0 Konawe VUB 5.0-8.0 Bondojudo VUB 8.4 Kalimas VUB 8.9 Cimelati VUB 7.0 Sintanur VUB 6.0 Cisantana VUB 5.0-7.0 Maro VH 6.6-8.9 Rokan VH 6.4-9.6 Fatmawati VUB 7.9-10.6 Gilirang VUB 6.4-9.2 IR64 VUB 6.0-8.9 Membramo VUB 6.2-8.8 Ciherang VUB 6.2-8.9
Tukad balian VUB 7.0
Tukad unda VUB 7.0
Keterangan : VL = Varietas Lokal
VUB = Varietas Unggul Baru VH = Varietas Hibrida
b. Tingkat Irigasi
Varietas padi tersebut untuk mencapai potensi aktualnya harus didukung oleh irigasi dan kondisi lahan tanamnya. Tingkat irigasi pada program disimpan sebagai variabel irig dan ditampilkan pada frame terpisah, yaitu frm_irig. Tampilan frm_irig dapat dilihat pada Gambar 7. Pada Tabel 4 dan Tabel 5 ditunjukkan perbandingan hasil panen dengan tingkatan irigasi yang digunakan.
Irigasi teknis yaitu suatu sistem irigasi yang dilengkapi alat pengatur dan pengukur air pada head work, bangunan bagi dan bangunan sadap sehingga air terukur dan teratur sampai bangunan bagi dan sadap, diharapkan efisiensinya tinggi. Irigasi semiteknis, yaitu suatu sistem irigasi dengan konstruksi pintu pengatur dan alat pengukur pada bangunan pengambilan (head work) saja, sehingga air hanya teratur dan terukur pada head work saja dan diharapkan efisiensinya sedang. Irigasi sederhana, yaitu sistem irigasi yang konstruksinya dilakukan dengan sederhana, tidak dilengkapi dengan pintu pengaturan dan alat pengukur sehingga air irigasinya tidak dapat diatur dan tidak terukur, dan disadari efisiensinya rendah. Irigasi tadah hujan adalah irigasi yang mengandalkan air hujan sebagai sumber irigasinya, sehingga efisiensi yang dihasilkan sangat rendah.
Tabel 4. Perbandingan hasil padi dengan jenis irigasinya (Asnawi, 1988)
Irigasi Hasil/ha (ton beras) Perbandingan
Teknis 3.26 100
Semi teknis 2.92 89.57
Sederhana 2.65 81.29
Tadah hujan 1.90 58.28
Tabel 5. Perbandingan produktivitas padi dengan tingkat irigasinya (Rosegrant dan Pasandaran, 1990)
Produktivitas
Irigasi Perbandingan
(ton GKG/ha)
Semi teknis 4.87 94.56
Sederhana 4.50 87.38
Tadah hujan 3.11 60.39
c. Kondisi Lahan
Kondisi lahan dapat diketahui dengan menganalisis kandungan hara dalam tanah. Dalam program, kondisi lahan (tingkat kesuburan) disimpan sebagai variabel sbr dan ditampilkan dalam frame terpisah, yaitu frm_lahan. Tampilan frm_lahan dapat dilihat pada Gambar 6. Adanya kekurangan unsur hara dalam tanah dapat diketahui dengan beberapa cara, misalnya:
1. Analisis tanah
Contoh-contoh tanah diambil dari lapangan kemudian dianalisis di laboratorium terhadap pH, kapasitas tukar kation Ca, Mg, K, Na, N, P, bahan organik, tekstur dan sebagainya sehingga diketahui kadar unsur hara tersebut di dalam tanah. Apabila kadar unsur hara yang ada dalam tanah dibandingkan dengan kebutuhan unsur hara bagi masing-nasing tanaman, maka akan diketahui apakah kadar unsur-unsur hara dalam tanah tersebut sangat rendah (kurang), rendah, sedang atau tinggi (cukup).
2. Gejala-gejala pertumbuhan tanaman
Kekurangan unsur hara dapat memperlihatkan gejala-gejala pertumbuhan tertentu. Misalnya kekurangan Fe akan menyebabkan chlorosis, kekurangan N menyebabkan tanaman kerdil, dan sebagainya.
3. Analisis tanaman
Kekurangan unsur hara dalam tanah juga dapat dilihat dari hasil analisis tanaman. Misalnya dengan mengambil contoh daun, kemudian dianalisis di laboratorium.
4. Percobaan di lapangan
Percobaan-percobaan pertumbuhan dan produksi tanaman (biological test) di lapangan dengan berbagai macam dan jumlah pupuk dapat mengetahui kekurangan-kekurangan unsur hara yang perlu ditambahkan ke dalam tanah.
5. Percobaan pot di kamar kaca
Percobaan-percobaan (biological test) dapat pula dilakukan di kamar kaca dengan menggunakan pot. Contoh-contoh tanah diambil dari daerah yang akan diteliti kemudian dengan berat tertentu dimasukkan ke dalam pot dan ditanami dengan tanaman tertentu pula dan ditambahkan pupuk menurut jenis dan jumlah yang direncanakan (sebagian tanpa pupuk). Dari pertumbuhan atau produksi tanaman yang ada dapat diketahui kekurangan dan kebutuhan akan unsur hara dari tanah dan tanaman tersebut.
Potensi aktual didapatkan dengan mempertimbangkan ketiga faktor di atas, yaitu varietas yang digunakan oleh petani, tingkat irigasi, dan kondisi lahan yang dimiliki petani. Keluaran yang dihasilkan ditampilkan dalam dua satuan, yaitu ton GKP/ha (Gabah Kering Panen) dan ton GKG/ha (Gabah Kering Giling). Konversi dari GKP menjadi GKG adalah dengan mengalikan angka dalam GKP dengan faktor 0.9 sehingga didapatkan nilai dalam satuan GKG. Pemakaian dua satuan ini ditujukan untuk kemudahan bagi pengguna. Penyuluh-penyuluh pertanian dan petani di daerah Bogor terbiasa menggunakan satuan GKP untuk menghitung hasil (produktivitas). Kondisi ini mungkin berbeda dengan penyuluh dan petani di daerah lainnya.
d. Status Hara Tanah
Pada form3 (takaran.frm), pengguna memasukkan target hasil yang ingin dicapai, di mana target hasil ini tidak boleh melebihi potensi aktual yang sudah diperhitungkan sebelumnya. Kemudian untuk mengetahui takaran pupuk berimbang yang diperlukan, pengguna harus memilih status hara dan tekstur tanah yang sesuai dengan lahan mereka. Pilihan status hara dan tekstur tanah disimpan dalam ComboBox. Status hara N, P, dan K masing-masing disimpan dalam variabel statN, statP, dan statK. Informasi mengenai status hara dan tekstur tanah ditampilkan
dalam frame tersendiri, yaitu frm_stat. Tampilan frm_stat dapat dilihat pada Gambar 11.
Status hara tanah dapat ditentukan dengan berbagai macam cara, di antaranya uji tanah dan uji tanaman. Baik uji tanah maupun uji tanaman memiliki keterbatasan, antara lain (1) memerlukan laboratorium dan peralatan yang mahal dan tidak tersedia di banyak tempat, (2) biaya perawatan peralatan mahal dan kadangkala sulit diperbaiki apabila terjadi kerusakan, (3) bahan-bahan kimia relatif mahal atau bahkan tidak tersedia di daerah, (4) sulit mengambil contoh tanah dan tanaman yang mewakili hamparan, (5) kemungkinan kon- taminasi dalam memproses contoh, baik tanah maupun tanaman, (6) hasilnya sangat ditentukan oleh kondisi alat yang digunakan dan keterampilan serta pengalaman analisnya. Dengan demikian, sangat kecil kemungkinan petani sebagai pengguna terlibat langsung dalam kegiatan pengujian atau dalam penetapan kebutuhan pupuk. Selain itu, implementasi di lapang menggunakan data hasil uji tanah dan/atau tanaman, menurut pengalaman, hasilnya sering kurang memuaskan.
Bertitik tolak dari hal tersebut, maka diperlukan cara baru dalam menentukan kebutuhan pupuk untuk tanaman padi yang lebih mudah, tepat, praktis dan dapat dilakukan oleh petani itu sendiri, yaitu dengan Petak Omisi (Omission Plot). Petak Omisi diartikan sebagai petak yang dibuat di lahan petani/kelompok tani, ditanami padi dengan pengelolaan dan pemupukan N, P, dan K yang optimal. Kemudian hasil gabah dibandingkan (dibagi) dengan hasil yang optimal dari petak yang tanpa satu unsur saja seperti tanpa N, tanpa P, atau tanpa K. Besarnya respon (persentase hasil tersebut) masing-masing menunjukkan status hara N, P, dan K tanah.
Keuntungan metode Petak Omisi antara lain adalah : 1. dapat dilaksanakan oleh petani/penyuluh itu sendiri,
2. mudah dikembangkan di lahan-lahan petani lainnya secara meluas, 3. mudah terlihat oleh petani/penyuluh perlu/tidaknya pemberian pupuk
4. kesalahan sampling dan/atau faktor manusia dapat diperkecil;
5. manfaat penggunaan pupuk akan lebih terasa oleh petani, termasuk penghematan penggunaan pupuk,
6. mempercepat adopsi teknologi penggunaan pupuk oleh petani,
7. pemupukan spesifik lokasi menjadi realistis/tepat, karena dapat diterapkan per unit lahan petani atau kelompok tani.
Meski demikian perlu diantisipasi kelemahan metode ini seperti perlunya perawatan tanaman lebih baik untuk mencegah serangan hama, penyakit, gulma, dan kekeringan serta sukarnya menentukan kebutuhan pupuk suatu areal/wilayah akibat takaran pupuk yang kemungkinan beragam antar lahan petani.
Lahan potensial yang sesuai dan layak untuk pelaksanaan pengkajian Petak Omisi adalah lahan irigasi yang mempunyai ketersediaan air minimal 10 bulan, baik berupa irigasi teknis maupun sederhana. Ukuran petak masing-masing perlakuan adalah 5 m x 5 m, kecuali apabila lahannya berteras atau sempit memanjang. Pada daerah seperti itu, ukuran petak dapat diubah menjadi 6 m x 4 m atau 8 m x 3 m. Tiap petak perlakuan harus dipisahkan dari perlakuan yang satu dengan lainnya menggunakan pematang (galengan). Tinggi minimal pematang 15 cm dan lebar 20-30 cm. Dalam pengkajian ini perlu dijelaskan kepada petani untuk tidak menambahkan pupuk apapun pada semua petak perlakuan kecuali yang telah ditetapkan. Usahakan selama pengkajian tidak ada masalah dengan ketersediaan air terutama pada musim kemarau yang mungkin terjadi kekeringan pada areal pengkajian. Sebaiknya varietas padi yang dipilih adalah varietas unggul yang berdaya hasil tinggi dan tahan terhadap hama/penyakit utama seperti wereng coklat, penggerek batang, dan tungro.
e. Tekstur Tanah
Tekstur tanah menunjukkan kasar halusnya tanah. Pada program, tekstur tanah disimpan sebagai variabel Ntekst, Ptekst, dan Ktekst yang menunjukkan efisiensi pemupukan dengan pupuk N, P, dan K. Berdasar
atas perbandingan banyaknya butir-butir pasir, debu dan liat maka tanah dikelompokkan ke dalam beberapa macam kelas tekstur.
Di lapang tekstur tanah dapat ditentukan dengan memijit tanah basah di antara jari-jari, sambil dirasakan halus kasarnya yaitu dirasakan adanya butir-butir pasir, debu dan liat, sebagai berikut:
• Pasir :
- rasa kasar sangat jelas - tidak melekat
- tidak dapat dibentuk bola dan gulungan • Pasir berlempung :
- rasa kasar jelas - sedikit sekali melekat
- dapat dibentuk bola yang mudah sekali hancur • lempung berpasir :
- rasa kasar agak jelas - agak melekat
- dapat dibuat bola, mudah hancur • lempung :
- rasa tidak kasar dan tidak licin - agak melekat
- dapat dibentuk bola agak teguh, dapat sedikit dibuat gulungan dengan permukaan mengkilat
• lempung berdebu : - rasa licin
- agak melekat
- dapat dibentuk bola agak teguh, gulungan dengan permukaan mengkilat
• debu :
- rasa licin sekali - agak melekat
- dapat dibentuk bola teguh, dapat digulung dengan permukaan membulat
• lempung berliat : - rasa agak licin - agak melekat
- dapat dibentuk bola agak teguh, dapat dibentuk gulungan yang agak mudah hancur
• lempung liat berpasir :
- rasa halus dengan sedikit bagian agak kasar - agak melekat
- dapat dibentuk bola agak teguh, dapat dibentuk gulungan mudah hancur
• lempung liat berdebu : - rasa halus agak licin - melekat
- dapat dibentuk bola teguh, gulungan mengkilat • liat berpasir :
- rasa halus, berat tetapi terasa sedikit kasar - melekat
- dapat dibentuk bola teguh, mudah digulung • liat berdebu :
- rasa halus, berat, agak licin - sangat lekat
- dapat dibentuk bola teguh, mudah digulung • liat :
- rasa berat, halus - sangat lekat
- dapat dibentuk bola dengan baik, mudah digulung
Dalam sistem pakar ini, kelas tekstur tersebut disederhanakan menjadi tiga, yaitu liat, sedang, dan berpasir, dengan pengelompokkan sebagai berikut :
Liat : liat, liat berdebu, liat berpasir, lempung liat berdebu Sedang : lempung liat berpasir, lempung berliat, debu, lempung
Berpasir : lempung berpasir, pasir berlempung, pasir
f. Takaran Berimbang Pupuk Tunggal
Pupuk tunggal adalah pupuk yang hanya mengandung satu macam unsur hara, misalnya pupuk N, pupuk P, pupuk K dan sebagainya. Perhitungan takaran pupuk tunggal dipengaruhi oleh target hasil, status hara, dan tekstur tanah. Untuk menghasilkan satu ton gabah, tanaman padi sawah memerlukan 18.8 kg N, 2.4 kg P, dan 16.2 kg K. Dalam pupuk urea, terkandung unsur N sebanyak 45%, pupuk SP36 mengandung 36% P O , dan pupuk KCl mengandung 60% K2 5 2O. Tekstur tanah berpengaruh pada efisiensi penyerapan pupuk oleh tanah dan tanaman. Pupuk urea dan KCl lebih efisien pada tanah yang bertekstur liat, sedangkan pupuk SP36 lebih efisien pada tanah yang bertekstur pasir. Pada program, takaran pupuk Urea, SP36, dan KCl disimpan dalam variabel dosUrea, dosSP36, dan dosKCl.
g. Takaran Berimbang Pupuk Majemuk
Pupuk majemuk adalah pupuk yang mengandung lebih dari satu unsur hara, misalnya N+P, P+K, N+K, N+P+K, dan sebagainya. Kandungan unsur hara dalam pupuk majemuk dinyatakan dalam tiga angka yang berturut-turut menunjukkan kadar N, P O , dan K2 5 2O. Misalnya pupuk majemuk 15-25-10 menunjukkan bahwa tiap 100 kg pupuk mengandung 15 kg N, 25 kg P O dan 10 kg K O. 2 5 2
Kadang-kadang pupuk majemuk hanya dilengkapi dengan dua unsur hara, misalnya pupuk 18-46-0 berarti tiap kg pupuk mengandung 18 kg N, 46 kg P O dan 0 kg K2 5 2O. Pupuk majemuk yang mengandung unsur N, P, K disebut pupuk majemuk lengkap.
Pupuk majemuk umumnya dibuat dalam bentuk butiran yang seragam sehingga memudahkan penaburan yang merata. Butir-butirnya umumnya agak keras dengan permukaan licin sehingga dapat mengurangi sifat menarik air (higroskopis) dari udara lembab. Dikenal tiga jenis besar butir yaitu kasar, sedang dan halus atau prills. Prills ini keras, bulat, permukaan licin dan besar butirnya seragam. Pada
program, pupuk majemuk disimpan sebagai variabel dos15 untuk takaran pupuk majemuk 15-15-15, dosUrmaj, dosSPmaj, dan dosKClmaj masing-masing untuk takaran pupuk Urea, SP36, dan KCl yang ditambahkan ke takaran pupuk majemuk 15-15-15.
h. Biaya Pupuk
Perhitungan biaya pupuk memerlukan input (masukan) harga- harga pupuk majemuk dan pupuk tunggal. Pengguna dapat menggunakan harga yang disediakan oleh sistem pakar (default) atau mengganti default yang disediakan. Harga-harga yang digunakan sebagai default didapatkan dari survei pada toko-toko yang menjual bahan-bahan pertanian. Harga pupuk majemuk 15-15-15 adalah Rp. 3500/kg, harga urea Rp. 1500/kg, harga SP36 Rp. 2000/kg, dan harga KCl Rp. 3500/kg.
Biaya penggunaan pupuk tunggal diperoleh dari perkalian harga- harga pupuk tunggal dengan takaran berimbang pupuk tunggal yang telah diperhitungkan sebelumnya. Biaya penggunaan pupuk majemuk diperoleh dari perkalian harga-harga pupuk majemuk dan pupuk tunggal dengan takaran berimbang pupuk majemuk yang telah diperhitungkan sebelumnya. Dari perhitungan biaya penggunaan pupuk tunggal dan majemuk tersebut akan diberikan rekomendasi jenis pupuk yang sebaiknya digunakan (pupuk tunggal atau pupuk majemuk) berdasarkan biaya yang lebih rendah. Dalam program, harga pupuk tersebut disimpan dalam variabel hrgUrea, hrgSP36, hrgKCl, dan hrg15 yang menunjukkan harga pupuk Urea, SP36, KCl, dan pupuk majemuk 15-15-15.
i. Analisis Usahatani
Untuk menganalisis usaha pertanian diperlukan data-data biaya persemaian, penyiapan lahan, tanam, penyiangan, obat-obatan, irigasi, panen, perontokan, pembersihan, pengeringan, biaya lainnya, dan biaya pupuk. Data-data tersebut diperlukan untuk menghitung total pengeluaran petani, sedangkan untuk menghitung pendapatan
menggunakan data target hasil dan harga jual gabah. Selisih dari pendapatan dan pengeluaran merupakan keuntungan bersih yang akan diterima oleh petani. Data-data tersebut dalam program disimpan sebagai variabel bibit, semai, olah, tanam, pestisida, irigasi, kering, lain, dan gabah.
j. Penambahan Jenis Pupuk
Apabila dalam sistem pakar ini akan ditambahkan masukan baru berupa alternatif jenis pupuk, misalnya ZA sebagai pengganti urea, maka ada beberapa informasi yang harus didapatkan. Informasi tersebut adalah berapa banyak kandungan N dalam ZA, jumlah N yang diserap oleh tanaman padi untuk menghasilkan satu ton gabah, efisiensi penyerapan N yang terkandung dalam ZA pada kondisi tekstur tanah liat, sedang, dan berpasir, serta harga pupuk ZA.