PENGEMBANGAN MESIN PENANAM DAN PEMUPUK JAGUNG
TERINTEGRASI DENGAN PENGOLAHAN TANAH ALUR
AGUSTAMI SITORUS
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Pengembangan Mesin Penanam dan Pemupuk Jagung Terintegrasi dengan Pengolahan Tanah alur adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
RINGKASAN
AGUSTAMI SITORUS. Pengembangan Mesin Penanam dan Pemupuk Jagung Terintegrasi dengan Pengolahan Tanah alur. Dibimbing oleh WAWAN HERMAWAN dan RADITE PRAEKO AGUS SETIAWAN.
Penerapan teknologi mekanisasi budidaya jagung dapat meningkatkan keberhasilan produksi tanaman jagung. Traktor tangan yang dilengkapi pengolah tanah rotari dapat diintegrasikan untuk menggerakkan mesin penanam dan pemupuk jagung. Tujuan penelitian ini adalah mengembangkan mesin penanam dan pemupuk jagung terintegrasi dengan pengolahan tanah alur, melalui penambahan jumlah unit penanam dan pemupuk menjadi dua alur tanam, penambahan mekanisme penggerak bagian penjatah benih dan pupuk dan memodifikasi pisau rotari untuk pengolahan tanah alur.
Mesin tersusun atas unit penanam, pemupuk dan pengolah tanah rotari dengan penggerak traktor tangan. Penjatah benih tipe lempeng bercelah dan penjatah pupuk tipe rotor bercelah diputar oleh daya putar poros roda traktor melalui mekanisme sproket dan rantai. Penjatah benih dirancang dapat menjatah benih jagung 1-2 benih per lubang tanam pada jarak tanam 20 cm. Piringan penjatah benih memiliki 16 celah benih, berdiameter 113 mm dan ketebalan 12 mm. Penjatah pupuk dirancang dapat menjatah pupuk NPK dengan dosis 75-150 kg/ha. Rotor penjatah pupuk memiliki 6 celah dan berdiameter 36 mm. Pengolah tanah rotari dimodifikasi sehingga dapat mengolah tanah dalam alur selebar 20 cm dan sekaligus mengaduk pupuk dalam tanah.
Sebuah prototipe mesin hasil rancangan dibuat dan diujicoba. Pengujian kinerja dilakukan secara stasioner dan di lapangan. Unit pemupuk diuji pada variasi panjang bukaan rotor 10, 7.5 dan 5 cm. Unit penanam diuji pada penggunaan benih jagung hibrida dan benih jagung manis. Parameter pengujian unit penanam adalah jumlah benih yang dijatahkan, jarak tanam dan kedalaman tanam benih. Kinerja unit pemupuk diuji dengan mengukur dosis (penjatahan) pupuk dan ketercampuran pupuk dengan tanah. Unit pengolah tanah diuji dengan mengukur lebar pengolahan, perubahan tahanan penetrasi tanah dan bulk density sebelum dan sesudah pengolahan tanah. Pada pengujian di lapangan, dilakukan juga pengukuran kapasitas lapangan efektif dan efisiensi lapangannya. Tingkat pertumbuhan tanaman jagung diamati pada 14 hari setelah tanam HST.
Kapasitas hopper pemupuk dan penanam hasil perancangan adalah 16.53 kg dan 1.00 kg. Hasil pengujian menunjukkan bahwa unit pemupuk dapat menjatah pupuk NPK dari 97-212 kg/ha, dan pupuk dapat tercampur merata dalam tanah sampai kedalaman 15 cm. Unit penanam dapat menjatah benih 1-2 benih per lubang tanam, dengan jarak tanam rata-rata 22.3±2.87 cm (benih jagung manis) dan 21.3±1.84 cm (benih jagung hibrida). Kapasitas lapangan efektif (KLE) dari
mesin yang dikembangkan adalah 0.147 ha/jam pada kecepatan low-1 dan 0.350 ha/jam pada kecepatan low-2 dengan efisiensi berturut turut 76.24% dan 83.78%. Persentase kemunculan tanaman jagung adalah 84.6% (benih jagung hibrida) dan 88.5% (benih jagung manis).
SUMMARY
AGUSTAMI SITORUS. Development of an Integrated Corn Planter and Fertilizer Applicator with Strip Tillage. Supervised by WAWAN HERMAWAN and RADITE PRAEKO AGUS SETIAWAN.
The implementation of mechanization technology on corn cultivation can increase the productivity. A rotary power tiller which is widely used in Indonesia, can be used to drive a corn planter and fertilizer applicator. The purpose of this study was to develop an integrated seed planter and fertilizer applicator combined with a rotary tiller for strip type seedbed preparation. A previous prototype was modified by adding the number of units of the planter and the fertilizer applicator into two lines cropping, adding driving mechanism for seed and fertilizer metering devices and modifying rotary blades for strip-tillage.
The machine was designed and composed of two seed planting units, two fertilizer applicator units, and a rotary tiller unit. The machine was powered by a two-wheel tractor. The metering devices of the seed planting unit and fertilizer applicator are rotated by the rotation power of the tractor wheel axle using a set of chain transmission system. The seed metering device was designed to be able to plant 1-2 seeds per seeding hole in 20 cm seed spacing. The seed metering disk has 16 seed pockets in the circumference, 113 mm diameter, and 12 mm thickness. An edge-cell type fertilizer metering device was designed to be able to meter the NPK fertilizer in 75-150 kg/ha application rate. The rotor has 6 grooves and 36 mm diameter. The rotary tiller was modified such that it could till the soil in two strips of 20 cm width and 50 cm spacing, and could mix the fertilizer into the soil simultaneously.
A prototype of the machine was constructed and tested. The performance tests were conducted in stationary condition and in the field operation. Fertilizer applicator unit was tested at variation of 5, 7.5 and 10 cm rotor openings. Planter unit was tested using hybrid maize seed and sweet corn seed. The seeding performances such as allocated seed number, planting space and planting depth were measured in the test. The performance of the fertilizer unit was tested by measuring the fertilizer application rate, and fertilizer distribution in the soil. Tillage performance was tested by measuring tillage width, tillage depth, soil penetration resistance (before and after tillage). In the field test, the field effective capacity of the machine was also measured and the field efficiency was calculated. The seedling growth rate was observed at 14 days after planting.
The test result showed that the fertilizer applicator unit could meter and apply the fertilizer in the rate of 97-212 kg/ha, and the fertilizer could be mixed evenly into the soil within 15 cm depth. The planting unit could drop 1-2 seeds per seeding hole. The average seed spacing was 22.3±2.87 cm for sweet corn seed and 21.3±1.84 cm for hybrid corn seed. The fertilizer hopper capacity could be increased to be 16.53 kg, and the seed hopper capacity was 1 kg. The average field effective capacity was 0.147 ha/hr at low-1 speed level and 0.350 ha/hr at low-2 speed level. The field efficiency at low-1 and at low-2 speed levels were 76.24% and 83.78%, respectively. The seedling growth rate for hybrid seed and sweet seed were 84.6% and 88.5%, respectively.
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains
pada
Program Studi Teknik Mesin Pertanian dan Pangan
PENGEMBANGAN MESIN PENANAM DAN PEMUPUK JAGUNG
TERINTEGRASI DENGAN PENGOLAHAN TANAH ALUR
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR 2015
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang penulis pilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Agustus 2014 hingga Maret 2015 bejudul Pengembangan Mesin Penanam Dan Pemupuk Jagung Terintegrasi Dengan Pengolahan Tanah Alur.
Penulis menyampaikan penghargaan dan ucapatan terimakasih kepada:
1. Dr Ir Wawan Hermawan, MS selaku ketua komisi pembimbing dan Dr Ir Radite Praeko Agus Setiawan M.Agr selaku anggota komisi pembimbing atas segala bimbingan, arahan dan saran kepada penulis selama penelitian hingga tersusun tesis ini.
2. Dr Ir Y aris Purwanto, MSc selaku ketua program studi Teknik Mesin Pertanian dan Pangan atas segala arahannya selama perkuliahan.
3. Dr. Lenny Saulia, STP, MSi selaku dosen penguji luar komisi pada ujian akhir tesis atas masukan dan arahan untuk perbaikan tesis.
4. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi atas Beasiswa Unggulan yang diberikan kepada penulis.
5. Amirul Mukminin ST dan Prakoso Ari Wibowo ST yang telah banyak memerikan bantuannya kepada penulis selama penelitian.
6. Bapak Parma dan Bapak Wana yang telah banyak membantu penulis selama melakukan penelitian di laboratorium Perbengkelan Metanium. 7. Rekan-rekan Teknik Mesin Pertanian dan Pangan angkatan 2011-2014
atas kebersamaan dan persaudaraan selama mengikuti perkuliahan. Secara khusus, penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada kedua orang tua penulis yaitu ayahanda M. Haidir Sitorus dan ibunda Rokinim Silalahi, abangda Alamsyah Sitorus, adikku Magda Ufik br Sitorus SKM serta sahabatku Dewi Sartika STP atas segala kasih sayang dan doa’a, motivasi, nasehat, bantuan dan pengertian kepada penulis untuk menggapai cita-cita,
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL vi
DAFTAR GAMBAR vi
DAFTAR LAMPIRAN vi
1 PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Perumusan Masalah 2
Tujuan Penelitian 3
2 TINJAUAN PUSTAKA 3
Budidaya Tanaman Jagung 3
Traktor Sebagai Sumber Tenaga Pertanian 4
Alat Tanam Mekanis 5
Alat Pemupuk Mekanis dan Metode Pengaplikasian 10
Tipe Pengolahan Tanah 13
Karakteristik Biji Jagung 14
Karakteristik Pupuk NPK 15
3 METODE PENELITIAN 15
Waktu dan Tempat 15
Alat dan Bahan 15
Tahapan Penelitian 16
Pengujian Mesin Stasioner 19
Pengujian Mesin di Lapangan 19
4 PENDEKATAN PERANCANGAN 23
Kriteria Perancangan 23
Rancangan Fungsional 24
Rancangan Struktural 25
5 HASIL DAN PEMBAHASAN 34
Karakteristik Pupuk dan benih 34
Konstruksi Prototipe Mesin Hasil Rancangan 35
Kinerja Prototipe Unit Penamam 39
Kinerja Prototipe Unit Pemupuk 41
Kinerja Prototipe Unit Pengolahan Tanah 43
Kapasitas Lapangan dan Efisiensi 44
6 SIMPULAN DAN SARAN 45
Simpulan 45
Saran 45
DAFTAR PUSTAKA 46
LAMPIRAN 49
DAFTAR TABEL
1 Klasifikasi kinerja penanaman benih 10
2 Karakteristik Pupuk NPK 15
3 Perhitungan luas celah rotor 28
4 Data hasil skenario perhitungan jarak tanam benih jagung 30
5 Distribusi pupuk NPK di dalam tanah 43
DAFTAR GAMBAR
1 Tipe-tipe penjatah benih 6
2 Skematik rancangan penjatahAnantachar et al. (2011) 6
3 Tipe-tipe pembuka alur 7
4 Alat tanam dilengkapi dengan row cleaner dan treader wheels 8 5 Alat tanam mekanis paper pot menggunakan traktor roda dua 8
6 Alat tanam jagung prototipe-1 9
7 Alat tanam jagung prototipe-2 9
8 Beberapa tipe metering device 11
9 Posisi rotor penjatah pada alat pemupuk 12
10 Metode penempatan pupuk secara broadcast 13
11 Pengolahan tanah alur (a) dengan pembersihan residu tanaman (b)
tanpa pembersihan residu tanaman 14
12 Tahapan kegiatan penelitian 16
13 Konsep penanam dan pemupukan 17
14 Konsep pisau rotari untuk pengolahan tanah 17
15 Konsep pemutar penjatah pupuk dan benih 18
16 Skema pengujian stasioner mesin 19
17 Skema pengambilan sample ketercampuran pupuk 20 18 Skema pengukuran kedalaman dan jarak tanam benih 22
19 Layout lahan uji mesin 22
20 Sketsa rancangan pengembangan mesin penanam 24
21 Desain rangka utama 26
22 Desain hopper pupuk 26
23 Transmisi dari poros traktor ke poros penjatah pupuk 27
24 Penampang celah rotor 28
25 Desain hopper benih 29
26 Desain penjatah benih jagung 30
27 Desain pembuka alur tanam tipe shoe 31
28 Distribusi ukuran pupuk NPK 34
29 Prototipe mesin hasil rancangan 35
30 Rangka utama rancangan dan prototipe 36
31 Unit penanam rancangan dan prototipe 36
32 Penjatah benih rancangan dan prototipe 37
33 Pembuka alur rancangan dan prototipe 37
34 Hopper pupuk rancangan dan prototipe 38
35 Penjatahpupuk dan selubung rotor rancangan dan prototipe 38
37 Pengujian unit penanam stasioner (a) benih jagung hibrida (b) benih
jagung manis 40
38 Pengujian unit penanam di lapangan (a) benih jagung hibrida (b)
benih jagung manis 40
39 Hasil penjatahan pupuk NPK 42
40 Kondisi pupuk NPK di penjatah 42
41 Penampang tanah vertikal 43
42 Tahanan penetrasi tanah sebelum dan sesudah pengolahan 44
DAFTAR LAMPIRAN
1 Hasil kalibrasi penetrometer 49
2 Tahanan penetrasi tanah sebelum dan sesudah pengolahan tanah 50 3 Pengukuran kadar air dan bulk density tanah sebelum dan sesudah
pengolahan 53
4 Perhitungan draft spesifik tanah berdasarkan tahanan penetrasi tanah 54
5 Perhitungan teknik pembuka alur tanam 55
6 Pengukuran dimensi benih jagung manis 57
7 Pengukuran dimensi benih jagung hibrida 58
8 Pengukuran sudut curah benih jagung 59
9 Pengukuran bulk density benih jagung 60
10 Tahan potong benih jagung manis dan jagung hibrida 61
11 Karakteristik pupuk NPK 62
12 Distribusi sebaran ukuran pupuk NPK 63
13 Tahan potong pupuk NPK 64
14 Perhitungan teknik poros benih 65
15 Perhitungan teknik poros pupuk 67
16 Perhitungan teknik poros antara 69
17 Perhitungan teknik transmisi dari poros antara ke poros pupuk 70 18 Perhitungan teknik transmisi dari poros pupuk ke poros benih 73 19 Perhitungan teknik kebutuhan daya unit penanam dan pemupuk 76 20 Hasil pengujian stasioner penjatahbenih jagung hibrida 77 21 Hasil pengujian stasioner penjatahbenih jagung manis 78
22 Hasil pengujian stasioner rotor pupuk NPK 79
23 Lebar dan kedalaman olah pisau rotari 80
24 Pengukuran hasil penanaman jagung manis 81
25 Pengukuran hasil penanaman jagung hibrida 82
26 Pengukuran dosis pemupukan di lapangan 83
27 Pengukuran ketercampuran pupuk NPK 84
28 Perhitungan kapasitas lapangan dan efisiensi lapangan 85
29 Pengukuran sliding roda traktor 87
30 Pertumbuhan tanaman jagung hibrida dan manis 88
1
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Keberhasilan peningkatan produksi jagung di Indonesia perlu didukung oleh penerapan teknologi. Luas lahan budidaya jagung dari tahun 2010 - 2013 terus mengalami penurunan sebesar 0.3%. Produksi jagung pada tahun 2014 ditargetkan harus meningkat 0.2% (BPS 2014). Target produksi jagung tersebut menjadikan penerapan teknnologi yang dapat membantu petani dalam budiddaya jagung tidak dapat diabaikan lagi. Penerapan teknologi tersebut diantaranya adalah penggunaan benih unggul, penggunaan teknologi mekanisasi dalam penyiapan lahan dan penggunaan teknologi dalam penanganan pascapanen. Teknologi yang akan diterapkan tersebut haruslah dapat terjangkau oleh petani jagung di Indonesia.
Salah satu teknologi yang cukup terkenal di petani Indonesia adalah traktor roda dua. Hal ini dikarenakan jumlah luas kepemilikan lahan yang kecil dan harga dari traktor roda dua yang masih terjangkau. Mardinata dan Zulkifli (2014) menyatakan bahwa dalam hal pengolahan tanah untuk penyiapan lahan budidaya, petani di Indonesia lebih banyak menggunakan traktor roda dua. Data keberadaan jumlah populasi traktor tangan di Indonesia pada tahun 2012 menurut BPS (2013) sebanyak 501 433 unit dengan luas lahan 7.89 juta ha. Jumlah traktor tangan tersebut menjadikan pengembangan mesin budidaya pertanian dengan menggunakan traktor roda dua selain untuk pengolahan tanah layak untuk dikembangkan.
Budidaya jagung memiliki beberapa tahapan yakni (1) persiapan lahan (pengolahan tanah, pemberian pupuk awal dan pembuatan guludan), (2) proses budidaya (penanaman benih), (3) perawatan dan (4) panen dengan umur tanam hingga panen selama tiga bulan. Pada proses persiapan lahan dan proses budidaya jagung setidaknya membutuhkan 10 tenaga kerja per ha (Pitoyo dan Sulistyosari 2006). Pembuatan guludan dengan menggunakan cangkul membutuhkan 176 jam per ha. Pada proses penanaman setidaknya diperlukan 20 hari kerja petani per ha (Hendriadi et al. 2008). Jumlah energi yang dibutuhkan selama budidaya tersebut menurut Banaeian dan Zangeneh (2011) sebesar 52.57 GJ/ha. Tetapi jika proses budidaya dilakukan dengan alat tanam yang terintegrasi traktor roda dua maka waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan pengolahan tanah, pemupukan dan penanaman adalah 7.7 jam per ha luas lahan (Hermawan 2011). Kumar dan Raheman (2011) melaporkan penggunaan alat tanam dapat menghemat 68% tenaga kerja dan 80% waktu penanaman. Hal tersebut cukup efisien dalam memangkas waktu dan biaya operasional selama proses budidaya.
2
barisan dan 75 cm antar baris. Penggerak penjatah pupuk dan benih jagung menggunakan roda bantu. Kapasitas efektif dari mesin terintegrasi yang dirancang dan ditingkatkan kinerjanya tersebut adalah 0.11 ha/jam dan 0.13 ha/jam.
Mesin penanam yang terintegrasi tersebut dapat ditingkatkan lagi kinerjanya dengan menambah jumlah alur tanam dalam satu lintasan dan memperbesar kapasitas hopper pemupuk dan penanam. Penambahan jumlah alur tanam juga akan diikuti dengan penambahan jumlah unit pemupuk. Sumber penggerak penjatah pupuk dan benih menggunakan tenaga putar yang sama agar proses penjatahan pupuk dan benih dapat selaras mesin penanam yang dirancangan oleh Syafri (2010) dan Hermawan (2011) terdapat kemacetan pada penjatahan pupuk dan benih akibat dari kecilnya traksi yang dihasilkan oleh roda bantu. Kemacetan ini mengakibatkan penurunan ketepatan penjatahan pupuk dan benih. Oleh sebab itu, dikembangkan juga sumber putaran penjatah yang dapat menghasilkan traksi lebih besar dari beban penjatahan pupuk dan benih.
Metode pengolahan tanah penuh dengan lebar kerja 75 cm dan pembuatan guludan memberikan beban juga terhadap traktor tangan. Mengembangkan metode pengolahan tanah minimum tipe alur memungkinkan untuk dapat mengurangi beban dari traktor. Mitchell et al. (2009) menyebutkan bahwa pengolahan tanah alur memiliki karakteristik yakni dengan lebar 20-30 cm dan kedalaman 5-35 cm. Pengolahan tanah alur juga dapat dilakukan dengan atau tanpa pembersihan sisa tanaman sebelumnya dimana hal tersebut tidak mempengaruhi pertumbuhan tanaman jagung (Coulter et al. 2010). Selain hal tersebut, pengolahan tanah tipe alur dengan lebar pengolahan 22.5 cm memberikan biaya dan konsumsi bahan bakar yang rendah, penggunaan efisiensi energi yang tinggi, meminimumkan erosi, tidak mempengaruhi pertumbuhan tanaman dan tidak mempengaruhi produksi tanaman secara signifikan (Martin et al. 2008, Trevini et al. 2013, Celik et al. 2013, Barut et al.2011).
Perumusan Masalah
3 benih diduga akan mempengaruhi kualitas dari penjatahan pupuk dan benih akibat dari kecilnya traksi yang dihasilkan.
Oleh karena itu, diperlukan pengembangan lebih lanjut terhadap mesin penanam dan pemupuk jagung terintegrasi sehingga dapat meningkatkan kapasitas dari mesin tersebut. Beberapa hal yang dikembangkan yaitu (1) metode pengolahan tanah menggunakan pengolahan tanah tipe alur dengan lebar olah 20 cm dan tanpa pembuatan guludan. (2) Jumlah pisau rotari akan dikurangi dengan tetap mempertimbangkan kestabilannya. (3) Metode pemupukan awal dilakukan dengan cara penebaran di dalam tanah (broadcast incorporated) pada alur olah. (4) Peningkatan jumlah alur tanam dalam satu lintasan menggunakan metode tanam jajar legowo 2:1. (5) Penjatah pupuk dan benih menggunakan poros roda traktor sehingga kemacetan pada penjatahan dapat diminimalkan. (6) Kapasitas hopper unit pemupuk dan unit penanam ditingkatkan agar memperluas jangkauan penanaman dalam sekali pengisian hopper.
Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah:
a) Mengembangkan mesin penanam dan pemupuk jagung terintegrasi dengan pengolahan tanah alur, melalui penambahan jumlah unit penanam dan pemupuk menjadi dua alur tanam, pengembangan mekanisme penggerak bagian penjatah benih dan pupuk dan memodifikasi pisau rotari untuk pengolahan tanah alur.
b) Melakukan uji kinerja dari mesin penanam dan pemupuk jagung terintegrasi dengan pengolahan tanah alur.
2
TINJAUAN PUSTAKA
Budidaya Tanaman Jagung
4
(1990) menyarankan sistem pengolahan tanah diberi jarak antar baris 76 cm dan diberi guludan dengan ketinggian 10 cm.
Pembuatan guludan (pembumbunan) untuk budidaya jagung bukanlah menjadi syarat utama. Pembumbunan dilakukan jika tanaman jagung memungkinkan untuk rebah. Pembubunan juga dapat berfungsi sebagai media penyalur irigasi dalam bentuk alur jika budidaya dilakukan pada musim kemarau dimana air tanah sangat terbatas (Hendiadi et al. 2008). Stone et al. 1990 menyebutkan bahwa pengolahan tanah dan pembuatan guludan dengan mesin pertanian yang terintegrasi memberikan konsumsi bahan bakar 60% lebih kecil jika dibandingkan dengan pengolahan konvensional. Hal tersebut disebabkan oleh pengolahan konvensional dilakukan dua kali pengolahan tanah sebelum dilakukan penanaman. Budidaya tanaman jagung dengan tidak menggunakan guludan maka dapat menerapkan sistem tanam jajar legowo. Sistem tanam jajar legowo seperti yang telah diterapkan oleh Srihartanto et al. (2013) dapat meningkatkan produktivitas tanaman jagung. Sistem tanam jajar legowo yang dapat diterapkan pada tanaman jagung jajar legowo 2:1 (setiap dua baris tanaman terdapat satu baris yang dikosongkan). Jarak tanamnya adalah (80 cm × 40 cm) × 20 cm untuk satu biji per lubang tanam dan (100 cm × 40 cm) × 40 cm untuk dua biji per lubang tanam.
Proses pemupukan dilakukan untuk menyediakan unsur hara selama budidaya berlangsung. Dosis pupuk yang dilakukan selama budidaya harus didasarkan pada pengujian unsur hara pada lahan budidaya tersebut. Dosis pemupukan selama budidaya jagung berkisar antara 60-150 kg N/ha, 20-60 kg P/ha, 12-48 kg K/ha, 6-22.5 kg S/ha dimana pemupukan dilakukan pada awal penanaman dan setelah penanaman (Williams 2012, Ziadi et al. 2013, Liu dan Wiatrak 2012, Fabrizzi et al. 2005, Vyn dan Raimbault 1992, El-Hendawy et al. 2008). Dosis pemupukan awal (starter fertilizer) menurut Mullins et al. (1998), Touchton dan Karim (1986) yang secara khusus meneliti tentang pengaruh pemupukan awal dan pengolahan tanah terhadap pertumbuhan dan produksi jagung menyatakan bahwa dosis pemupukan awal terbaik adalah pada pemberian 22.4 kg N/ha dan 22.4 kg P /ha. Pemupukan awal dengan tambahan 11.2 kg S/ha dan 66 kg K/ha tidak berpengaruh terhadap pertumbuhan dan produksi jagung selama budidaya.
Traktor Sebagai Sumber Tenaga Pertanian
5 Traktor merupakan sumber tenaga penting di bidang pengolahan tanah. Berbagai jenis tenaga traktor dapat dengan mudah ditemukan di pasaran mulai dari 10-45 kW. Begitu juga dengan perlengkapan pengolahan tanah dari traktor yang banyak tersedia di pasaran, mulai dari bajak singkal, piringan, rotari dan variasinya. Banyaknya jenis tenaga traktor dan perlengkapan yang ada di pasaran memerlukan kecermatan dalam memilihnya. Kecermatan dalam memilih perlengkapan pengolahan tanah dan pengolahan tanah yang dilakukan akan menentukan efektivitas dari traktor. Keefektifan dari traktor terlihat dari kapasitas lapangan teoritis dan kapasitas lapangan efektifnya (Mehta et al. 2010).
Traktor roda dua selain dapat digunakan untuk pengolahan tanah dapat juga dipergunakan untuk pekerjaan lainnya. Hossain et al. (2011) mengembangkan traktor roda dua sebagai mesin penanam kentang dengan kapasitas lapangan efektif 0.14 ha/jam dan efisiensi 60%. Kumar dan Raheman (2011) juga mengembangkan mesin penanam untuk tanaman cabai (paper pot) menggunakan traktor roda dua dengan kapasitas lapangan efektif 0.026 ha/jam dengan efisiensi 32%. Fungsi pengolahan tanah dari traktor roda dua juga dapat diintegrasikan dengan proses penanaman. Syafri (2010) dan Hermawan (2011) yang mengembangkan mesin penanam dan pemupuk jagung sekaligus dengan pengolahan tanah dengan menggunakan traktor roda dua. Kapasitas lapangan dari mesin tersebut adalah 0.13 ha/jam dengan efisiensi 81%.
Alat Tanam Mekanis
Alat tanam mekanis memiliki beberapa komponen utama, salah satunya adalah penjatah benih (seed metering). Srivastava et al. (2006) menyebutkan penjatah benih memiliki dua faktor penting yang harus dipenuhi yaitu keseragaman jumlah benih dan jarak tanam. Faktor tersebut dipengaruhi oleh bentuk dari penjatah dan kecepatan dari penjatah. Jumlah benih yang dijatahkan menjadi penting karena akan berhubungan dengan populasi dari tanaman tersebut. Prinsip-prinsip penjatahan dapat dilihat pada Gambar 1. Prinsip penjatahan yang paling awal digunakan adalah tipe variabel orifice (Gambar 1a) lalu dikembangkan tipe fluted wheel (Gambar 1b) yang lebih populer. Tipe fluted wheel ini diletakkan pada posisi di bawah dari tumpukan benih yang dapat mengalir oleh adanya gaya gravitasi.
Tipe penjatah benih yang lainnya seperti tipe double-run (Gambar 1c). Tipe ini menggunakan semacam sirip di dalam ruang benih dimana posisi dari kedua siripnya berlawanan (back to back). Selanjutnya pada tahun 1960-an tipe penjatah benih seed plate planter (Gambar 1d) menjadi populer dalam pertanian presisi. Prinsip mekanismenya menggunakan lempengan yang dirancang untuk memasukkan satu benih. Tipe-tipe penjatah benih lainnya adalah tipe finger pickup planter (Gambar 1e) yang populer ditahun 1968, tipe air planter (Gambar 1f) ditahun 1971, tipe pressure-disk planter (Gambar 1g), tipe vacuum-disk metering (Gambar 1h) pada tahun 1967 dimana tipe ini menggunakan pemakuman 15 kPa (Srivastava et al. 2006).
6
Penjatah benih
Roda bantu
Saluran benih
Bevel gear
Dudukan penjatah
Hopper
tanaman kacang tanah. Ketepatan dari jarak tanam dan meminimumkan kerusakan pada benih selama proses penananam diperlukan untuk memperoleh hasil yang maksimal. Skematik perancangan penjatah dapat dilihat pada Gambar 2. Penjatah yang digunakan adalah piringan yang bercelah yang diletakkan pada dasar hopper dengan kemiringan 60o terhadap bidang horizontalnya.
Selang benih (seed tube) dari alat tanam juga mempengaruhi keseragaman dari jarak tanam yang telah ditentukan. Identifikasi pengaruh hal tersebut telah dilakukan oleh Kocher et al. (2010) yang memproduksi beberapa varian selah benih untuk John Deere MaxEmergeTM. Dua varian awal adalah alat tanam yang sudah populer di petani dan dua varian lagi adalah varian yang baru yang diproduksi oleh perusahaan tersebut. Pengamatan dilakukan terhadap koefisien ketepatan, indeks kesalahan dan indeks multiple ISO. Hasil pengamatan keseluruhan parameter terhadap varian tersebut diketahui bahwa varian baru yang diproduksi lebih baik dari pada varian yang sudah lama dan digunakan oleh petani.
Perangkat yang selanjutnya berkerja setelah benih dijatahkan dan melalui selang benih adalah pembuka alur. Pembuka alur ini berfungsi untuk membuka
(d) (c)
(b) (a)
(e) (f) (g) (h)
Gambar 1 Tipe-tipe penjatah benih (Sumber : Srivastava et al., 2006)
7
Shoe 1
Hoe 2
Shoe 2 Shovel 1
Shovel 2
Hoe 3 Hoe 1
alur tanam sesuai dengan kedalaman yang ditentukan. Jenis dari pembuka alur yang umum digunakan pada pengolahan tanah minimum dan atau tanpa pengolahan tanah sebelumnya menurut Altikat et al. (2013) adalah tipe hoe, chisel, winged chisel, inverted T dan triple disk. Tipe pembuka alur hoe pada lahan yang masih dipenuhi oleh sisa tanaman adalah yang terbaik. Tetapi disarankan sebaiknya dilakukan pengurangan ketinggian sisa tanaman untuk meningkatkan kinerja dari pembuka alur.
Jenis pembuka alur yang telah dievaluasi kinerjanya oleh Darmora dan Pandey (1995) adalah tipe shoe, shovel dan hoe (Gambar 3). Evaluasi juga dilakukan terhadap parameter yang menunjukkan kualitas dari penanaman dengan pembukan alur tersebut. Draft yang dibutuhkan untuk membuka alur akan meningkat dengan bertambahnya lebar dan sudut boot wedge. Sudut boot wedge dan rake angel yang kecil atau sama dengan 40o menghasilkan draft yang terbaik. Pada tanah liat dan liat bepasir pembuka alur tipe hoe lebih cocok. Kedalaman penanaman benih tipe pembuka alur hoe lebih seragam dibandingkan dengan kedua jenis pembuka alur lainnya (Darmora dan Pandey 1995).
Perlengkapan tambahan dari alat tanam untuk lahan yang memiliki sisa tanaman dari tanaman musim sebelumnya (Gambar 4) juga sudah dikembangkan. Perlengkapan tambahan tersebut adalah row cleaner dan treader wheels. Row cleaner berfungsi untuk menyingkirkan sisa tanaman pada baris yang akan ditanami sehingga dapat meningkatkan ketepatan penanaman. Row cleaner berdiameter 25 cm dan ditempatkan 45o terhadap satu sama lainnya di depan pembuka alur. Tipe pembuka alur yang digunakan adalah chisel, winged chisel dan piringan. Hasilnya menunjukkan bahwa penggunaan pembuka alur tipe chisel dengan row cleaner with treader wheels disaranakan untuk alat tanam yang digunakan untuk lahan yang memiliki residu tanaman (Dadi dan Raoufat2012).
Alat tanam mekanis yang menggunakan traktor roda dua sebagai penggerak juga dikembangkan oleh Kumar dan Raheman (2011). Alat tanam mekanis digunakan untuk jenis tanaman cabai (paper pot) (Gambar 5). Traktor roda dua dengan daya 9.75 kW digandengkan dengan alat tanam dengan dua alur tanam dalam satu lintasan. Pengolahan tanah tidak dilakukan karena alat pengolahan tanah dari traktor tersebut telah dilepas. Pembuka alur yang digunakan adalah tipe
8
shovel dengan lebar 45 mm dan diberi plough bolt di depan pembuka alurnya. Penggerak penjatah menggunakan poros roda traktor dengan menggunakan transmisi rantai dan sproket. Kecepatan dari alat tanam yang digandengkan tersebut adalah 0.25 m/s dengan kapasitas efektif 0.026 ha/jam. Konsumsi bahan bakar dari traktor roda dua yang digunakan adalah 1.42 l/jam.
Pengembangan alat tanam menggunakan traktor roda dua untuk tanaman kentang juga dikembangkan oleh Hossain et al. (2011). Traktor roda dua yang digunakan bertenaga 9 kW. Alat tanam ini melakukan kerja mulai membuat guludan, membuka alur tanam, melakukan pemupukan dan penanaman. Alat tanam memiliki dua alur tanam dengan jarak tanam 500 mm × 150 mm dalam satu lintasan. Sistem transmisi penjatah menggunakan rantai sproket dan menggunakan poros roda traktor sebagai penggerak penjatah. Keseragaman penanaman terbaik pada kecepatan 0.6 m/s dengan komsumsi bahan bakar 1.35 l/jam. Kapasitas lapangan efektif dari alat tanam tersebut adalah 0.14 ha/jam dan dapat menghemat 75% biaya serta 94% tenaga kerja.
Alat tanam jagung yang telah terintegrasi dengan pengolahan dan pemupukan juga sudah dikembangkan di Indonesia. Syafri (2010) telah mengembangkan alat tanam dan pemupuk terintegrasi dengan pengolahan tanah
Lister
Row cleaner dan treader wheels Pembuka alur Unit penjatah
Press wheel
Gambar 4 Alat tanam dilengkapi dengan row cleaner dan treader wheels (Sumber : Dadi dan Raoufat,2012)
Poros roda traktor
9 menggunakan traktor roda dua 10.5 hp (Gambar 6). Alat tanam mekanis yang dikembangkan bekerja dengan terlebih dahulu melakukan pengolahan tanah dengan lebar 75 cm mengunakan rotary tiller. Tempat penanaman jagung diberi guludan menggunakan furrower dengan ketinggian 20 cm. Pemupukan awal menggunakan tiga jenis pupuk yakni Urea, TSP dan KCL. Pupuk ditempatkan pada alur berjarak 7-10 cm di sebelah alur benih dengan kedalaman 5-10 cm. Penjatah pupuk dan benih digerakkan oleh roda bantu. Hasil penjatahan diketahui rata-rata 1-2 benih per lubang tanam dengan jarak tanam 23.67 cm dan kedalaman penanaman 6.97 cm. Kecepatan dari pengoperasian alat tanam tersebut adalah 0.48 m/s dengan kapasitas lapang 0.11 ha/jam dan efisiensi 85.31%.
Peningkatan kinerja terhadap alat tanam terintegrasi tersebut dilakukan oleh Hermawan (2011). Peningkatan kinerja dilakukan dengan memperbaiki unit pemupuk dan unit roda bantu (Gambar 7). Hopper pupuk dirancang dengan membagi dua unit hopper untuk pupuk urea dan campuran pupuk TSP+KCL. Kapasitas hopper pupuk ditingkatkan menjadi 12 kg. Bahan pembuat roda bantu dipertipis dan diperingan. Roda bantu juga dilengkapi dengan sirip-sirip radial dan pelak samping. Hasil dari perbaikan ini, pemupukan dapat dilakukan dengan dosis yang sesuai. Alat tanam tersebut memiliki satu alur tanam dengan jarak tanam 20 cm × 75 cm dalam satu lintasan. Kapasitas lapangan efektif juga meningkat menjadi 0.13 ha/jam dengan efisiensi 81.25%.
Roda bantu
Hopper benih
Furrower Rotary Hopper pupuk
Gambar 6 Alat tanam jagung prototipe-1 (Sumber : Syafri, 2010)
10
Keseragaman dari penjatahan benih, jarak tanam dan kedalaman tanam menunjukkan sebuah alat tanam memiliki kinerja yang baik. Jarak tanam menurut standar ISO 7256-1 (1984) dinyatakan dalam klasifikasi miss index, multiple index, quality of feed index dan precision spacing. Miss index adalah persentase jarak tanam yang lebih besar dari 1.5 kali jarak tanam teoritis. Multiple index adalah persentase jarak tanam yang lebih kecil dari 0.5 kali jarak tanam teoritis. Quality of feed index adalah persentase jarak tanam yang lebih besar dari 0.5 dan lebih kecil dari 1.5 kali jarak tanam teoritis. Precision spacing adalah persentase dari jarak tanam yang masuk dalam klasifikasi quality of feed index dari persentase jarak tanam standar. Persamaan klasifikasi tersebut dapat dihitung menggunakan Persamaan 1-4s. Yazgi dan Degirmencioglu (2014) juga menggunakan metode tersebut untuk menunjukkan akurasi distribusi keseragaman penempatan kedalaman benih. Evaluasi terhadap keseragaman jarak tanam dan kedalaman tanam ditentukan dari jarak tanam dan kedalaman tanam teoritis. Kriteria kinerja berdasarkan akurasi distribusi keseragaman penanaman benih ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1 Klasifikasi kinerja penanaman benih
Quality of feed index (Iqf), %
Multiple index (Imt), %
Miss index (Im), %
Klasifikasi
Iqf > 98.6 Imt < 0.7 Im < 0.7 Sangat baik
90.4 < Iqf ≤ 98.6 0.7 ≤ Imt < 4.8 0.7 ≤ Imt < 4.8 Baik
82.3 ≤ Iqf ≤ 90.4 4.8 ≤ Imt ≤ 7.7 4.8 ≤ Imt ≤ 10 Sedang
Iqf < 82.3 Imt > 7.7 Imt > 10 Tidak efisien
Alat Pemupuk Mekanis dan Metode Pengaplikasian
Berbagai jenis alat pemupuk juga telah banyak dikembangkan dengan berbagai jenis tipe penjatah pupuknya. Srivastava et al. (2006) menyebutkan peralatan untuk aplikasi pemupukan ada beberapa tipe, di antaranya adalah tipe gravitasi (drop-type), rotari (centrifugal) dan pneumatik (air spreaders). Peralatan pemupuk di atas akan digabungkan pemakaiannya dengan traktor. Hopper dari alat ini dirancang kecil tetapi dalam pengaplikasiannya dibuat beberapa sehingga menjadi satu kesatuan yang jumlahnya banyak. Tipe gravitasi yang umum untuk peralatan penanam biasanya dilengkapi dengan pembuka alur untuk memasukkan pupuk kedalam tanah.
11
(a) (b) (c) (d)
(e) (f) (g) (h)
Perancangan mesin penanam dan pemupuk jagung terintegrasi dengan penggerak traktor roda dua oleh Syafri (2010) menggunakan mekanisme penjatah pupuk tipe agigator feed. Celah penjatah terbuat dari bahan anti karat dengan diameter 22 mm dengan panjang maksimal 100 mm, tebal 1.5 mm yang dibelah menjadi tiga bagian. Penjatah pupuk tersebut terdiri dari 6 bagian pipa yang terbelah yang dilaskan ke poros stainless steel diameter 22 mm dan panjang 110 mm. Bagian tengah poros dilubangi dengan diameter 12 mm untuk menempatkan poros yang dipasangkan pada dudukan rangka utama. Hasil perhitungan teoritis menunjukkan besarnya dosis untuk urea adalah 11.45 g/m alur, 15.16 g/m alur TSP dan 8.54 g/m alur KCl. Hasil pengujian di lapangan menunjukkan bahwa dosis yang dikeluarkan penjatah pupuk di lahan sebesar 7.69 g/m urea, 10.26 g/m TSP dan 5.13 g/m KCl. Penurunan dosis dari penjatahan ini disebabkan oleh oleh kemacetan roda bantu. Kemacetan roda bantu mengakibatkan celah penjatah pupuk tidak berputar dan pupuk tidak mengalir ke saluran pupuk secara kontinyu. Ichniarsyah et al. (2014) melakukan indentifikasi kebutuhan torsi dari alat penjatah pupuk tipe edge-cell. Hasilnya menunjukkan bahwa penempatan posisi rotor penjatah menjadi hal yang penting dalam perancangan. Penempatan posisi rotor penjatah sebaiknya diposisikan tidak tepat di bawah dasar hopper tetapi kesalah satu sisi samping dinding hopper. Hasilnya ujung sudu penjatah akan tepat berada di bawah ujung satu sisi dinding hopper (Gambar 9). Perubahan posisi rotor penjatah pupuk ini dapat menurunkan kebutuhan torsi penjatahan pupuk sebesar 61%. Perubahan volume di dalam hopper tidak memberikan pengaruh terhadap kebutuhan torsi penjatahan pupuk. Hasil penelitian ini juga menyarankan menggunakan kecepatan putar rotor penjatah 15 rpm sehingga menghasilkan torsi yang paling minimum.
Dosis pupuk yang dilakukan selama budidaya harus didasarkan pada pengujian unsur hara pada lahan budidaya tersebut. Dosis pemupukan selama budidaya jagung berkisar antara 60-150 kg N/ha, 20–60 kg P/ha, 12-48 kg K/ha, 6-22.5 kg S/ha dimana pemupukan dilakukan pada awal penanaman dan setelah penanaman (Williams 2012, Ziadi et al. 2013, Liu dan Wiatrak 2012, Fabrizzi et al. 2005, Vyn dan Raimbault 1992, El-Hendawy et al. 2008). Pemupukan dilakukan untuk mengefektifkan penyediaan nutrisi diawal pertumbuhan benih.
12
Dosis pemupukan awal (stater fertilizer) menurut Mullins et al. (1998), Touchton dan Karim (1986) yang secara khusus meneliti tentang pengaruh pemupukan awal dan pengolahan tanah terhadap pertumbuhan dan produksi jagung menyatakan bahwa dosis pemupukan awal terbaik adalah pada pemberian 22.4 kg N/ha dan 22.4 kg P/ha. Pemupukan awal dengan tambahan 11.2 kg S/ha dan 66 kg K/ha tidak berpengaruh terhadap pertumbuhan dan produksi jagung selama budidaya.
Metode penempatan pupuk butiran juga telah banyak berkembang. Choudhary et al. (1988) mengaplikasikan beberapa metode pemupukan terhadap tanaman lobak dan jelai. Metode penempatan tersebut adalah di dalam tanah, di permukaan tanah, dan di antara baris tanaman. Hasilnya menunjukkan bahwa pengaplikasin metode tersebut tidak mempengaruhi produksi dari tanaman. Bakhtiari et al. (2014) juga menerapkan metode pemupukan broadcasting, pouring in the furrow dan penempatan di dalam tanah pada satu dan dua alur pupuk di sebelah alur tanam. Metode pemupukan tersebut tidak mempengaruhi pertumbuhan dan produksi pada tanaman jagung.
Mahler (2001) menjelaskan beberapa metode penempatan pupuk yang dilakukan secara broadcast pada tanaman jagung (Gambar 10). Metode broadcast yang paling mudah diaplikasikan, tidak membutuhkan peralatan dan relatif lebih seragam pengaplikasiannya adalah metode broadcast topdress. Metode ini memiliki kekurangan yaitu sulit diakses perakaran tanaman karena unsur haranya berada di permukaan tanah. Unsur hara akan dapat diakses perakaran tanaman ketika unsur hara terbawa air kedalam tanah. Kehilangan akibat erosi dan penguapan unsur N lebih besar. Smith et al. (2012) menyatakan bahwa penempatan pupuk di dalam tanah menghasilkan konsentrasi gas CO2 dan N2O
lebih kecil dibandingkan dengan penempatan pupuk di permukaan tanah. Kehilangan unsur hara akibat erosi dan volatilisasi unsur N dapat dikurangi dengan menggunakan metode broadcast incorporated. Metode menyebarkan pupuk di dalam tanah menggunakan berbagai jenis peralatan pembajakan seperti bajak singkal, bajak piringan dan chisel plow. Perbedaan dari penggunaan peralatan pembajakan untuk broadcast incorporated adalah pada kedalaman dari penyebaran pupuk di dalam tanah.
13
Tipe Pengolahan Tanah
Pengolahan tanah merupakan hal yang harus dilakukan untuk mengkondisikan lahan terlebih dahulu sebelum dilakukan proses budidaya. Proses pengolahan tanah diharapkan dapat meningkatkan kegemburan tanah sehingga pertumbuhan akar tanaman tidak terhambat. Liu dan Wiatrak(2012) menyebutkan bahwa pengolahan tanah dari tiga sistem pengolahan tanah (konvensional, alur dan tanpa pengolahan) tidak berpengaruh pada pertumbuhan dan produksi tanaman jagung. Pengolahan tanah konvensional dilakukan dengan kedalaman olah 20 cm. Pengolahan tanah alur menggunakan lebar olah 30 cm dan kedalaman olah 35 cm. Castellini dan Domenico (2012) melakukan pengolahan tanah konvensioanal menggunakan bajak pada kedalaman 40-45 cm dan pengolahan tanah minimal menggunakan garu piringan pada kedalaman 20-25 cm dan hasilnya tidak berpengaruh terhadap hasil panen pada tanaman Triticum durum D.
Tipe pengolahan tanah merupakan faktor penting dalam budidaya jagung. Bairut et al. (2011) menyebutkan ada lima tipe pengolahan tanah (minimum tillage, band tillage, ridge tillage, no-tillage dan convensional tillage). Efisiensi penggunaan energi yang paling tinggi pada budidaya jagung menggunakan pengolahan tanah minimum. Stone et al. (1990) menyebutkan pengolahan tanah minimum merupakan mengolah tanah pada bagian yang akan menjadi tempat budidaya dari tanaman tersebut. Pengolahan tanah minimum menurut Fabrizzi et al. (2005) masih lebih baik memberikan kondisi tanah dan produksi tanaman jagung jika dibandingkan dengan tanpa pengolahan tanah. Hal tersebut disebabkan oleh adanya beberapa perbedaan dari sifat tanah (bulk density dan porositas) dan pergerakan air di dalam tanah pada kedalaman 3-10 cm akibat dari pengolahan tanah.
Pengolahan tanah alur (strip tillage) adalah salah satu jenis pengolahan tanah konservasi, agronomical dan rendah biaya. Pengolahan tanah alur termasuk dalam pengolahan konservasi karena dapat meminimumkan bahaya erosi. Suatu pengolahan tanah dapat dikatagorikan sebagai pengolahan tanah alur jika total luas pengolahan tanahnya lebih kecil dari 50%. Pengolahan tanah alur memiliki karakteristik dengan lebar 20-30 cm dan kedalaman 5-35 cm. Peneliti lainnya
14
menyebutkan pengolahan tanah alur memiliki kedalaman 8-10 cm. Pengolahan tanah alur dengan lebar 22.5 cm dapat memberikan efisiensi konsumsi bahan bakar yang lebih baik. Pengolahan tanah alur dapat dilakukan dengan atau tanpa pembersihan sisa tanaman sebelumnya (Gambar 11) dimana hal tersebut tidak mempengaruhi pertumbuhan tanaman jagung. Pengolahan tipe alur tidak memberikan pengaruh terhadap pertumbuhan dan produksi jagung (Vyn dan Raimbault 1992, Trevini et al. 2013, Celik et al. 2013, Mitchell et al. 2009, Coulter et al. 2010).
Sarker et al. (2012) dan Haque et al. (2013) menjelaskan pengolahan tanah alur dapat menggunakan alat tanam yang digandengakan dengan traktor tangan dan memiliki unit pengolah tanah. Pisau rotari dapat dimodifikasi agar melakukan pengolahan tanah alur dengan cara mengurangi 50% atau lebih jumlah pisaunya. Alat penanam akan menanam pada alur yang telah diolah dengan lebar olah 100 mm. Pisau rotari ditempatkan di depan pembuka alur tanam. Pengolahan tanah alur ini dapat meningkatkan kapasitas lapangan dan efisiensi sebesar 25% dan 15-20%, mengurangi konsumsi bahan bakar sebesar 20% dan mengurangi biaya sebesar 8%.
Karakteristik Biji Jagung
Karakteristik fisik dari benih jagung manis telah diamati oleh Coskun et al. (2006). Disebutkan bahwa kondisi pengukuran dari karakteristik benih tersebut dilakukan pada kadar air 11.54%-19.74% basis kering. Diketahui bahwa rata panjangnya adalah 10.56 mm, lebarnya 7.91 mm dan ketebalannya 3.45 mm. Sphericity dari biji jagung tersebut adalah 0.615-0.635.
Massa jenis 1133.8-1225.5 kg/m3, terminal velocity 5.56-5.79 m/s dan bulk density 482.1-474.3 kg/m3. Koefisien gesek statis biji jagung juga diamati terhadap beberapa bahan yakni pada karet sebesar 0.402-0.494, pada alumunium sebesar 0.321-0.441, pada stainless steel sebesar 0.267-0.401 dan pada galvanis sebesar 0.364-0.477.
Sandhu et al. (2007) menyebutkan bahwa dalam 1000 biji jagung memiliki berat antara 193-315 g untuk berbagai varietas. Varietas ageti memiliki bulk density terbesar yaitu 0.774 g/ml dan yang paling kceil adalah varietas africal tall
(a) (b)
15 yaitu 0.645 g/ml. Gaya yang dibutuhkan untuk merusak biji jagung juga diamati yaitu dibutuhkan gaya berkisar 35.3-75.3 kg.
Karakteristik Pupuk NPK
Pupuk NPK merupakan pupuk majemuk yang mengandung tiga unsur hara utama yang dibutuhkan tanaman yakni nitrogen, fosfat dan kalium dengan ciri fisiknya adalah berbentuk granular dan berwarna merah muda. Pupuk ini dapat meningkatkan daya tahan tanaman terhadap hama dan menjadikan tanaman lebih hijau. Karakteristik pupuk NPK phonska secara umum dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2 Karakteristik Pupuk NPK
Keterangan NPK (phonska)
Nitrogen (N) (%) 15
Fosfat (P2O5) (%) 15
Kalium (K2O) (%) 15
Sulfur (S) (%) 10
Kadar air maksimal (%) 2
Warna Merah muda
Higroskopis Tinggi
Sumber : http://www.petrokimia-gresik.com
3
METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Perbengkelan Metanium, Laboratorium Mekanika Tanah dan Laboratorium Lapangan Siswadhi Supardjo, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor pada bulan Agustus 2014 hingga April 2015.
Alat dan Bahan
Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah (1) peralatan perancangan, (2) peralatan pembuatan konstruksi mesin dan (3) peralatan untuk pengujian kinerja mesin. Peralatan untuk perancangan antara lain komputer dan aplikasi CAD. Peralatan pembuatan konstruksi mesin antara lain adalah mesin bubut, mesin gerinda duduk dan tangan, mesin bor duduk dan tangan, mesin las listrik dan LPG, alat ukur perbengkelan dan peralatan bengkel lainnya. Peralatan untuk pengujian kinerja mesin antara lain tachometer digital (DT-1236L), stopwatch, timbangan digital (DJ-A1000), penetrometer SR-2, penggaris stainless steel 100 cm, ring sample dan oven. Traktor yang digunakan adalah traktor roda dua tipe TF105ML dengan daya 10.5 HP 2400 rpm.
16
Identifikasi masalah
Perumusan ide rancangan
Analisis perancangan
Pembuatan prototipe mesin
Uji fungsional stasioner
Berhasil
Uji kinerja lapangan
Baik Modifikasi
Data informasi teknis lainnya
Modifikasi
Ya Tidak
Ya Tidak
Mulai
Selesai
Pengukuran karakteristik bahan
Pembuatan gambar kerja
Bahan untuk pembuatan model terdiri dari karton dan lem. Bahan pembuatan mesin terdiri dari plat besi ketebalan 6 mm dan 3 mm, plat stainless steel ketebalan 1 mm, silinder pejal berbahan polietilen, toples plastik, poros dengan diameter 12 mm dan 25 mm, pipa diameter ¾ in, sproket, rantai, bevel gear, pillow block, baut dan mur. Bahan untuk pengujian adalah benih jagung hibrida, benih jagung manis dan pupuk NPK.
Tahapan Penelitian
[image:30.595.89.407.260.726.2]Pengembangan mesin penanam dan pumupuk jagung terintegrasi dengan pengolahan tanah alur melalui tahapan seperti pada Gambar 12.
17 Identifikasi Masalah
Identifikasi dilakukan pada bagian-bagian yang dapat dikembangkan dari prototipe sebelumnya. Hasil identifikasi menunjukkan bahwa bagian dari prototipe yang yang dapat dikembangkan adalah (1) pengolahan tanah dengan lebar olah 75 cm dan pembuatan guludan yang bukan merupakan syarat utama dalam budidaya jagung, (2) penambahan jumlah unit pemupuk dan penanam masih dapat dilakukan, (3) penggunaan tiga jenis pupuk dapat diganti menggunakan pupuk majemuk dengan dosis yang sama, (4) kapasitas penampungan hopper pupuk dan benih yang masih dapat ditingkatkan sesuai dengan luas dari dek rotari, (5) terdapatnya kemacetan dari roda bantu dalam menjatah yang dapat menjadikan kualitas dari penjatahan benih dan pupuk berkurang.
Perumusan Ide Rancangan
Analisis dilakukan setelah mengetahui permasalahan yang terjadi untuk mencari solusi pemecahan masalah yang mungkin dilakukan. Solusi pemecahaan masalah yang dihasilkan berupa beberapa konsep rancangan mesin penanam dan pemupuk jagung yang potensial untuk dikembangkan. Konsep tersebut menyangkut model dan konstruksi dari bagian utama mesin. Solusi dari konsep yang dikembangkan akan diterapkan dalam pengembangan prototipe mesin penanam dan pemupuk jagung terintegrasi tersebut.
Perumusan ide perancangan mesin menghasilkan bahwa unit penanam dan pemupuk jagung ditingkat menjadi dua alur tanam dan pupuk dalam satu lintasan seperti pada gambar Gambar 13. Pengolahan tanah yang diterapkan adalah metode pengolahan tanah alur. Pengolahan tanah alur dilakukan dengan mengurangi jumlah pisau rotari dengan tetap mempertimbangkan kestabilannya (Gambar 14). Jumlah pisau rotari yang digunakan adalah lima buah dari sisi kanan dan lima buah dari sisi kiri serta diperlukan pengaturan arah mata pisau supaya pelemparan tanah ke arah luar.
Gambar 13 Konsep penanam dan pemupukan
[image:31.595.104.495.479.751.2]20 cm 75 cm 20 cm
18
Pupuk yang digunakan adalah pupuk majemuk NPK jenis phonska. Penggunaan pupuk satu jenis ini akan memberikan ruang yang lebih besar sehingga kapasitas hopper pupuk dapat ditingkatkan. Metode pemupukan menggunakan penyebaran di dalam tanah. Pupuk dijatah sebelum pengolahan tanah dilakukan. Hopper dan saluran pengeluaran pupuk ditempatkan di depan pisau rotari. Pupuk hasil penjatahan akan jatuh di depan pisau rotari sehingga pisau rotari dapat mengaduk dan menyebarkan pupuk di dalam tanah.
Konsep untuk mengatasi kemacetan roda penggerak penjatah benih dan pupuk maka digunakan poros roda traktor. Tenaga putar poros roda traktor akan ditransmisikan menggunakan sproket-rantai ke poros penjatah pupuk dan benih (Gambar 15). Sproket yang telah dilengkapi rantai akan menghubungkan poros antara, poros penjatah pupuk dan poros penjatah benih. Ketika traktor berjalan maka penjatahan pupuk dan benih akan berlangsung. Sistem mekanisme kopling geser digunakan untuk menghentikan penjatahan pada saat traktor membelok.
Pengukuran Karakteristik Bahan
Implementasi dari ide rancangan akan didukung oleh pengukuran dari karakteristik bahan. Karakteristik yang diperlukan dalam perancangan meliputi karakteristik fisik dan mekanik dari bahan. Hal ini diperlukan untuk melakukan analisis perancangan dan menentukan dimensi komponen mekanis yang akan bekerja pada mesin.
Analisis Perancangan
Analisis perancangan dilakukan untuk mencari dan menentukan dimensi dari komponen mesin. Komponen mesin tersebut terkait dengan jenis bahan yang akan digunakan. Kesesuaian antara penggunaan dimensi dan jenis bahan yang digunakan akan sangat menentukan keberhasilan dari perancangan mesin tersebut. Analisis perancangan meliputi perhitungan dimensi poros, volume hopper, perhitungan ukuran celah dan panjang penjatah penjatah pupuk dan benih, perhitungan panjang rantai transmisi. Analisis perancangan secara lengkap dapat dilihat pada Bab 4. Hasil analisis digunakan sebagai acuan pembuatan gambar kerja.
Keterangan :
Spt : sproket poros traktor
Spa1 : sproket-1 poros antara
Spa2 : sproket-2 poros antara
Spp1 : sproket-1 poros pupuk
Spp2 : sproket-2 poros pupuk
Spbj : sproket benih
[image:32.595.89.474.184.500.2]b2/b1 : rasio bevel gear
19
Pembuatan Gambar Kerja
Hasil analisis permasalahan yang terjadi digunakan untuk mencari solusi pemecahan masalah yang mungkin dilakukan. Solusi pemecahaan masalah yang dihasilkan berupa beberapa konsep rancangan mesin penanam dan pemupuk jagung yang potensial untuk dikembangkan. Konsep tersebut menyangkut model dan konstruksi dari bagian utama mesin. Solusi dari konsep yang dikembangkan akan diterapkan dalam pengembangan prototipe mesin penanam dan pemupuk jagung terintegrasi tersebut.
Pengujian Mesin Stasioner
Uji fungsional dilakukan pada mesin yang dikembangkan untuk mengetahui dan memastikan tiap bagian dapat berfungsi dengan baik. Unit penanam diamati keseragaman dalam penjatahan benih dan sampel diambil sebanyak 100 kali untuk masing-masing penjatah benih. Pengujian stasioner pada unit penanam dilakukan untuk mendapatkan jumlah benih yang dijatahkan sesuai dengan yang ditentukan yaitu satu atau dua benih. Benih jagung yang diuji adalah benih jagung hibrida dan benih jagung manis. Unit penanam yang diuji adalah pada unit penanam kanan dan kiri.
Pada unit pemupuk diamati dosis pupuk yang dijatahkan sebanyak 5, 10 dan 15 kali putaran roda traktor dengan panjang bukaan rotor 5 cm, 7.5 cm dan 10 cm. Dosis pupuk yang keluar dari rotor ditampung dan ditimbang. Pengulangan dilakukan sebanyak tiga kali pada masing-masing penjatah pupuk. Pengujian dilakukan dengan cara melepas ban dan mendongkrak traktor hingga traktor stabil dan tidak dapat bergerak maju ketika mesin dihidupkan seperti pada Gambar 16. Mesin dihidupkan dan diatur hingga putaran mesin 1800 rpm.
Pengujian Mesin di Lapangan
[image:33.595.115.491.464.673.2]Lahan yang telah dibajak dan digaru disiapkan untuk pengujian kinerja di lapangan. Alat penanam dan pemupuk digandengkan dengan traktor roda dua
20
dengan kelengkapan unit pengolah tanah rotari yang telah dimodifikasi. Selama aplikasi mesin di lapangan dilakukan pengukuran kinerja mesin dari unit pemupuk, penanam, pengolahan tanah dan kapasitas mesin.
Kinerja Unit Pemupuk
Kinerja unit pemupuk yang diamati meliputi ketepatan dosis penjatah pupuk NPK dengan panjang rotor 5, 7.5 dan 10 cm dan ketercampuran pupuk dengan tanah. Variasi panjang bukaan rotor ini dilakukan untuk mengetahui bukaan rotor yang paling tepat untuk dosis pemupukan awal NPK (150 kg/ha atau 11.25 g/m alur). Ketercampuran pupuk dengan tanah dilakukan untuk mengetahui distribusi pupuk di dalam tanah hasil pengadukan oleh pisau rotari.
Pengukuran ketepatan dosis pupuk dilakukan dengan mengatur panjang bukaan rotor yang akan diuji. Hopper pupuk diisi dengan pupuk NPK dan diberi kantong pada saluran pengeluaran pupuk. Mesin traktor dioperasikan pada kondisi 1800 rpm dan ditampung pupuk yang keluar selama lima putaran roda traktor. Ditimbang pupuk hasil penjatahan. Pengujian dilakukan pada masing-masing unit pemupuk dan diulang sebanyak 3 kali ulangan.
Pengukuran ketercampuran pupuk dengan tanah dari unit pemupuk dilakukan dengan panjang bukaan rotor 10 cm. Mesin traktor dioperasikan pada kondisi 1800 rpm dan rotari pada kecepatan low sepanjang 10 m. Pengambilan sampel dilakukan dengan menggunakan alat seperti pada Gambar 17 sebanyak tiga titik sampel. Dicari dan diambil sejumlah pupuk yang terdapat pada sekat sampel dan ditimbang beratnya.
Kinerja Unit Penanam
Kinerja unit penanam yang diamati meliputi jumlah benih yang dijatahkan, jarak tanaman dalam baris, kedalaman penempatan benih dan persentase kemunculan tanaman jagung yang ditanam. Jumlah benih yang dijatahkan dan jarak tanaman antar baris yang diperoleh menunjukkan ketepatan dari unit penanam untuk menjatah. Kedalaman dan persentase kemunculan benih menunjukkan kualitas dari penanaman yang dilakukan menggunakan alat tanam tersebut.
Pengukuran jumlah benih yang dijatahkan, jarak tanam dalam baris dan kedalaman tanam (Gambar 18) dilakukan dengan mengoperasikan traktor pada kondisi 1800 rpm low-1 dan rotari pada putaran low sepanjang 20 m. Pengaturan roda bantu dilakukan sebelum dioperasikan agar mendapatkan kedalaman tanam
Gambar 17 Skema pengambilan sampel ketercampuran pupuk
21 yang sesuai. Benih yang sudah tertanam dilakukan penggalian dengan hati-hati untuk mencari benih yang tertanam. Benih yang ditemukan lalu dihitung jumlah benihnya dan diukur jarak tanam dan kedalaman tanamnya. Dihitung multiple index (Imt), quality of feed index (Iqf), miss Index (Im) dan precison spacing (PS)
dari jarak tanam dan kedalaman tanam berdasarkan Persamaan 1-4 yang merujuk pada ISO 7256-1 (1984).
s qf qf
J J
I (1)
s mt mt
J J
I (2)
s m m
J J
I (3)
ts D S
J S
P (4)
Keterangan :
Jqf : jumlah benih yang masuk kriteria pada jarak tanam 0.5Jts<Jt<1.5Jts
atau pada kedalaman tanam 0.5Kts<Kt<1.5Kts
Jmt : jumlah benih yang masuk kriteria pada jarak tanam Jt<0.5Jts atau pada
kedalaman tanam Kt<0.5Kts
Jm : jumlah benih yang masuk kriteria pada jarak tanam Jt>1.5Jts atau pada
kedalaman tanam Kt>1.5Kts
SD : standar deviasi yang masuk dalam katagori quality of feed index
Js : jumlah sampel
Jt : jarak tanam
Kt : kedalaman tanam
Jts : jarak tanam standar
Kts : kedalaman tanam standar
Persentase kemunculan tanaman jagung yang ditanam dari unit penanam dilakukan pada lahan yang telah ditanam. Pengamatan dilakukan dari 1 hari setelah tanam (HST) hingga 14 HST. Pengamatan dilakukan sepanjang 5 m alur tanam. Persentase kemunculan tanaman jagung dapat dihitung berdasarkan Persamaan 5 yang dikembangkan oleh Karayel (2009):
% 100
BS BM KTJ
J J
P (5)
Keterangan :
PKTJ : persentase kemunculan tanaman jagung (%)
JBM : jumlah benih muncul pada panjang alur 5 m
JBS : jumlah benih seharusnya pada panjang 5 m
Kinerja Unit Pengolahan Tanah
22
sampai 15 cm. Tahanan penetrasi diukur setiap kedalaman 5 cm dari 0 sampai 25 cm. Sampel yang diambil sebanyak lima titik pengukuran.
Kapasitas Lapangan Mesin
Kapasitas lapangan mesin yang diamati meliputi kapasitas lapangan teoritis (KLT), kapasitas lapangan efektif (KLE) dan efisiensi. Kapasitas lapangan
didapatkan dengan cara mengoperasikan traktor yang telah digandengkan dengan unit pemupuk dan penanam tersebut di lahan uji (Gambar 19) pada kecepatan low-1 dan low-2. Diisi hopper pupuk dengan pupuk NPK dan hopper benih dengan benih jagung. Dicatat waktu mulai pengoperasian, waktu traktor melintas, berbelok dan menyelesaikan seluruh petak. Kecepatan manju traktor (Vt) dihitung
menggunakan Persamaan 6.
20
20 t
Vt (6)
Kapasitas lapangan teoritis (KLT), kapastitas lapangan efektif (KLE) dan efisiensi
lapangan (Et) dihitung menggunakan Persamaan 7-9. Dimana A adalah luas lahan
petakan (m2), t adalah waktu kerja yang dibutuhkan untuk menyelesaikan satu petak (jam), Lt adalah lebar kerja (m), t20 adalah waktu tempuh pada jarak 20
meter (s) dan Et adalah efisiensi lapang (%).
t A
KLE (7)
t t
LT L V
K 3600 (8)
% 100
LT LE t
K K
E (9)
25 m 20 m
7
.5
m
Patok
Selesai
[image:36.595.49.485.55.810.2]Mulai
Gambar 19 Layout lahan uji mesin
[image:36.595.82.478.509.779.2]23 Kinerja Roda traktor
Kinerja roda traktor yang diamati adalah slip/sliding yang timbul akibat penggunaan roda traktor. Pengukuran slip/sliding roda traktor dilakukan untuk mengetahui tingkat slip/sliding roda penggerak. Pengujian dilakukan dengan cara mengamati perbedaan antara panjang pergerakan roda traktor aktual dan menghitung keliling roda traktor pada 5 puaran roda. Traktor dioperasikan pada kondisi kecepatan low-1 dan rotari pada kecepatan low. Pengamatan panjang pergerakan roda traktor diamati dengan cara memberi tanda dengan patok 1 sebagai awal pergerakan roda traktor. Patok 2 ditandai setelah roda traktor berputar 5 putaran. Diukur jarak antara patok 1 dan patok 2. Slip/sliding roda penggerak dapat dihitung menggunakan Persamaan 10. PRT adalah panjang lima
putaran roda teoritis (cm) dan PRA adalah panjang lima putaran roda aktual di
lapangan (cm).
% 100
/
RA RA RT
P P P sliding
Slip (10)
4
PENDEKATAN PERANCANGAN
Kriteria Perancangan
Mesin penanam yang dikembangkan terintegrasi dengan pengolahan tanah rotari dari traktor tangan. Pengolahan tanah yang digunakan merupakan pengolahan tanah alur. Pengolahan tanah alur diperoleh dengan cara mengurangi sejumlah pisau rotari dengan tetap mempertimbangkan kestabilannya. Mesin dirancang agar tidak melebihi dari luas dek rotari dan dipasang di atas dek rotari. Mesin yang dirancang diterapkan pada lahan yang khusus untuk proses budidaya jagung.
Beberapa kriteria pengembangan yang dilakukan pada mesin penanam dan pemupuk jagung terintegrasi ini adalah:
a. Mesin penanam jagung yang dikembangkan akan beroperasi pada lahan yang diperuntukkan untuk budidaya jagung. Hal ini sama dengan mesin penanam jagung yang didesain oleh Syafri (2010) dan Hermawan (2011) dimana mesin penanam dioperasikan pada lahan khusus budidaya jagung.
b. Mesin penanam jagung yang telah dirancang oleh Syafri (2010) dan Hermawan (2011) menggunakan satu alur tanam dalam satu lintasan. Mesin yang dikembangkan akan menggunakan dua alur tanam dalam satu lintasan. Jarak tanam yang digunakan adalah (50 cm × 100 cm) × 20 cm. Setiap lubang tanam akan diisi oleh satu atau dua benih jagung dengan kedalaman 2-5 cm. Dengan demikian dilakukan perancangan penambahan jumlah unit penanam dan pemupuk menjadi dua unit.
24
d. Mesin yang dikembangkan akan dilengkapi dengan pemberian pupuk awal NPK dengan memperbesar volume hopper dan menambah unit pemupuk. e. Aplikasi pemupukan pada mesin sebelumnya dilakukan dengan membenamkan
pupuk kedalam guludan tanah (Syafri 2010 dan Hermawan 2011). Pengembangan metode pengaplikasian pupuk awal selanjutnya akan dilakukan dengan penyebaran di dalam tanah. Pemberian pupuk awal dijatahkan di depan pisau rotari sehingga pupuk akan teraduk oleh pisau rotari sesaat pupuk jatuh ketanah.
f. Mekanisme penggerak penjatah benih dan pupuk pada mesin yang dirancang sebelumnya menggunakan roda bantu (Syafri 2010; Hermawan 2011). Pengembangan dilakukan menggunakan poros roda traktor untuk menggerakkan penjatahbenih dan pupuk.
g. Mesin dipasangkan pada traktor tangan tipe TF105ML sehingga dimensi mesin dibatasi ruang yang tersedia di atas dek rotary tiller.
Rancangan Fungsional
Prototipe mesin yang didesain dapat melakukan pengolahan tanah alur sekaligus mencampur pupuk dengan tanah. Penanaman benih dilakukan setelah pengolahan tanah dengan dua alur tanam pada satu lintasan. Traksi yang dihasilkan roda traktor digunakan untuk menggerakkan penjatahpupuk dan benih. Kecepatan putar roda traktor akan mempengaruhi penjatah pupuk dan benih. Sproket dan rantai digunakan untuk mentransmisikan putaran roda traktor ke poros-poros penjatah. Unit penanam dan unit pemupuk digandengkan ke traktor melalui rangka utama yang dipasang pada bagian titik gandeng traktor menggunakan baut. Sktetsa rancangan fungsional dapat dilihat pada Gambar 20.
[image:38.595.104.461.465.612.2]Hopper dipasang pada bagian atas rangka utama untuk menempatkan pupuk dan benih sebelum dijatahkan. Penutup pada bagian atas hopper dibuat untuk mencegah keluarnya pupuk dan benih akibat getaran saat traktor beroperasi. Bagian dalam bawah hopper ditempatkan penjatah yang berfungsi untuk menjatah benih dan pupuk sesuai dengan jumlah benih dan dosis pupuk yang ditentukan. Pupuk disalurkan kebagian depan pisau rotari agar pupuk dapat ikut tercampur dengan tanah akibat dari pengolahan tanah. Benih dijatahkan dan disalurkan pada bagian tanah yang telah diolah dan dipupuk.
25 Komponen-komponen yang melakukan kerja sesuai dengan fungsi dari mesin yang dirancang (Gambar 20) adalah sebagai berikut:
a. Pisau rotari, pisau rotari berfungsi untuk melakukan pemotongan dan pengolahan tanah pertama dan sekaligus mencampurkan tanah dengan pupuk yang diberikan.
b. Rangka utama, rangka utama merupakan bagian yang berfungsi sebagai tempat dudukan hopper benih dan pupuk. Rangka utama dibuat pada titik gandeng yang berada di atas dek rotari.
c. Sistem transmisi berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan daya/tenaga dari roda penggerak utama ke penjatah.
d. Penyalur benih dan pupuk. Penyalur benih dan pupuk ini berfungsi untuk menyalurkan benih atau pupuk dari keluaran hopper kedalam tanah.
e. Hopper. Hopper (kotak benih/pupuk) berfungsi sebagai wadah penampung benih atau pupuk sebelum masuk ke penjatahan.
f. Metering device, metering device atau penjatah berfungsi untuk mengatur penjatahan benih atau pupuk sesuai dengan kebutuhan.
g. Pembuka alur. pembuka alur tanam berfungsi untuk membuka alur tanam benih sehingga benih dapat ditempatkan di dalam tanah pada kedalaman tertentu.
Rancangan Struktural
Rancangan struktural dilakukan untuk menganalisis komponen alat yang akan didesain. Bentuk, ukuran dan jenis bahan dari masing-masing komponen ditentukan dari rancangan struktural. Mesin penanam dan pemupuk jagung terintegrasi terdiri dari unit penanam, pemupuk, dan pengolahan tanah. Unit pemupuk dan penanam akan melekat pada rangka utama.
Rangka Utama
Rangka utama terbuat dari plat setebal 6 mm. Pemilihan plat dengan ketebalan 6 mm ini dilakukan agar kuat untuk menopang unit pemupuk dan penanam. Rangka utama ini juga menjadi tempat pillow block dari poros antara, poros pemupuk dan poros benih melekat. Rangka utama dipasangkan di tulang rangka dek rotari. Baut dan mur digunakan sebagai pengunci rangka utama dengan tulang dek rotari. Posisi dan bentuk dari rangka utama ini dirancang sedemikian rupa sehingga tidak menggangu penggunaan tuas-tuas pada traktor. Rancangan dari rangka utama yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 21.
Hopper Pupuk
Hopper pupuk didesain dengan menggunakan bahan plat stainless 2 mm. Pemilihan plat stainless dilakukan karena kuat dan tahan terhadap karat yang ditimbulkan oleh pupuk. Volume hopper dapat ditentukan dengan mengetahui dosis pupuk per ha (Dp), luas lahan pemupukan, jumlah unit pemupuk dan
kerapatan isi pupuk.. Volume hopper pupuk ditentukan dengan Persamaan 11.
p p p hp
n A D V
3
10
