5
II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tanaman Selada Merah
Gambar 1. Tanaman selada merah ( Sumber : Kamalia dkk, 2017)
Klasifikasi tanaman selada menurut Rukmana (1994) dalam adimiharja, dkk (2013) adalah sebagai berikut:
Kingdom : Plantae
Divisio : Spermatophyta Subdivisio : Angiospermae Kelas : Dicotyledoneae Ordo : Asterales
Famili : Asteraceae Genus : Lactuca Spesies : Lactuca sativa
Selada merupakan salah satu jenis sayuran yang mengandung gizi yang cukup tinggi. Menurut USDA National Nutrient Data Base (2018) dalam Rahayu, dkk (2018) selada dalam 100 g terkandung energi 15 kalori, karbohidrat 2,87 g, protein 1,36 g, dan lemak 0,15 g. Daun selada mempunyai ukuran, bentuk dan warna yang beragam. Tanaman selada daun memiliki tinggi sekitar 30-40 cm
6
dan tanaman selada sekitar 20-30 cm. Sistem perakaran selada ialah tunggang dan serabut.
Tanaman selada dapat dibudidayakan didaerah yang memiliki ketinggian sekitar 500 m – 2000 m dpl curah hujan antara 1000 mm–1500 mm (Pracaya 2002). Selada merah tumbuh optimal pada suhu udara 15-25 0C Produktivitas selada merah cukup baik pada dataran tinggi yang beriklim lembab. Kelembaban optimal tanaman selada yaitu 80-90 % (Krisna dkk, 2017).
2.2 Nutrisi Hidroponik
Budidaya hidroponik menggunakan nutrisi dalam bentuk larutan yang harus mengandung unsur makro dan mikro untuk mendukung pertumbuhan tanaman.
Nutrisi utama yang digunakan oleh tanaman berada pada media hidroponik berupa air. Nutrisi tersebut dapat berupa kation terlarut yakni Ca2+ (kalsium), Mg2+ (magnesium), dan K+ (kalium). Nutrisi utama lain dapat berupa anion diantaranya NO3-
(nitrat), H2PO42
(dihidrogen fosfat), dan SO42-
(sulfat).
Kandungan lain yakni unsur hara makro yang dibutuhkan dalam jumlah serta konsentrasi tinggi berupa kalsium nitrat, kalium nitrat, kalium fosfat, dan magnesium sulfat. Sedangkan unsur hara mikro yang hanya diperlukan dalam konsentrasi rendah diantaranya berupa Mn (mangan), Cu (tembaga), Fe (besi), Zn (seng), B (boron), Cl (klorin), dan Ni (nikel) (Siregar & Rivai, 2018).
Menurut Susilawati (2019) Unsur hara makro dan mikro memiliki peranan antara lain :
7 1. Nitrogen (N)
Salah satu makronutrien penting dalam pertumbuhan tanaman adalah nitrogen. Pertumbuhan dari bagain tertentu pada tanaman seperti akar, btanag, dan daun sangat membutuhkan kehadiran nitrogen. Selain itu, nitrogen juga bermanfaat untuk meningkatkan kadar protein berupa asam amino dan klorofil dalam tumbuhan, meningkatkan pertumbuhan mikroorganisme tanah, meningkatkan pertumbuhan tanaman, serta mendukung kerja enzim dalam memproduksi bahan kering dan pembentukan daun.
Beberapa tanda kekurangan unsur nitrogen pada tanaman antara lain daun yang berwarna kekuning-kuningan atau khlorosis. Selain itu dapat pula menghambat pertumbuhan tanaman yang ditadai dengan ukuran buah dibawah standar serta cepat menuju kematangan sebelum waktunya sehingga dikatakan buah tumbuh tak sempurna.
Kadar nitrogen yang berlebihan pada tumbuhan juga dapat memberikan efek samping berupa berlebihnya produksi daun dan batang sehingga strukturnya lemah dan mudah roboh, hasil panen cenderung menurun, dan terhambatnya proses kematangan buah atau biji.
2. Fosfor (P)
Unsur makronutrien lain yang dibutuhkan tumbuhan dalam jumlah besar adalah fosfor (phospat). Meskipun komposisi fosfor pada tumbuhan tergolong rendah dibandingkan nitrogen serta kalium, unsur ini sangat penting dalam bahkan menjadi kunci tumbuh kembang tanaman. Fosfor dapat berasal dari dlaam tanah itu sendiri ataupun dari bahan organik serta pupuk buatan yang
8
ditambahkan. Kandungan fosfor berfungsi untuk membentuk buah, biji, dan bunga pada tanaman. Selain itu, unsur ini juga berperan dalam pembelahan sel dan bekerja mendukung nitrogen dalam mempercepat kematangan buah, tumbuh kembang akar dan batang, hingga meningkatkan daya tahan tumbuhan terhadap suatu penyakit.
Tumbuhan yang kekurangan fosfor akan menunjukkan ciri seperti buah yang dihasilkan sangat kecil dan mudah matang, daun berubah warna menjadi kemerahan atau kekuningan, biji dan buah terhambat dalam pematangan, serta akar berkembang tidak sempurna.
Unsur fosfor yang berlebih juga dapat mengganggu pertumbuhan tanaman dikarenakan adanya ikatan antara nitrogen dengan fosfor yang berdampak tanaman sulit menyerap hidrogen. Daun yang memucat, layu, dan kering juga mengindikasikan bahwa tanaman tersebut kelebihan unsur ini.
3. Kalium (K)
Kalium secara umum digunakan sebagai pupuk tanaman dengan menggabungkan kedua unsur penting berupa nitrogen dan fosfor. Kalium dapat berfungsi untuk mendukung fotosintesis, penyerapan air, memperkuat tanaman, hingga sebagai peningkat daya tahan tanaman terhadap serangan penyakit. Selain itu, kalium juga berfungsi sebagai pengaktif kerja enzim, sebagai agen produksi karbohidrat, mengatur gerak stromata, mengatur kegiatan mineral dalam tanaman,penetral dari reaksi asam organik. Kalium juga berperan penting dlama menyokong tumbuh kembang tanaman seperti pertumbuhan meristem serta meningkatkan kualitas buah dari segi warna, bentuk, dan kadarnya.
9
Tanaman yang kekurangan unsur kalium dapat menunjukkan ciri seperti tepi daunnya yang kuning kecoklatan dengan bercak jingga, tumbuhan cenderung kerdil dengan daun lemas, terjadianya penuaan pada daun yang sangat cepat (leaf senescence). Disamping itu, akar akan menjadi mudah busuk akibat kehilangan kemampuan oksidasi sehingga mengganggu penyerapan mineral dari dalam tanah yang mengakibatkan tanaman rentan penyakit dan menjadi cepat membusuk.
4. Magnesium(Mg)
Unsur penting yang dibutuhkan tanmana dalam melakukan metabolisme fosfat, membentuk klorofil, respirasi, hingga mengatur aktivitas enzim adalah magnesium. Magnesium pada tanaman mampu untuk menetralkan tingkat pH tanah, meningkatkan penyerapan unsur hara, menjaga keberadaan unsur hara yang penting bagi pertumbuhan tanaman, serta menjadi aktifator bagi beberapa enzim yang bekerja untuk tanaman.
Tanaman yang kekurangan magnesium akan mengakibatkan sukarnya pengangkutan zat hara karena kurangnya energi pada tanaman, melemahnya jaringan dan memperpanjang jarak antar ruas, munculnya bercak kekuningan di permukaan daun atau klorosis.
Kelebihan unsur magnesium hingga saat ini belum dapat diidentifikasi gejalanya pada tanaman. Namun, unsur magnesium yang diberikan dalam jumlah sangat besar dapat menganggu keberlangsungan proses pertumbuhan.
5. Kalsium (Ca)
Unsur makronutrien yang ada pada hidroponik selanjutnya adalah kalsium.
Kalsium biasa digunakan dalam jumlah kecil karena penggunaanya tidak
10
ditujukan sebagai pupuk. Unsur ini sangat penting dalam percepatan pembentukan serta pertumbuhan akar, mendukung sintesa protein, memperbaiki ketegakan, membantu proses pembelahan dan pemanjangan sel, mengatur transportasi karbohidrat, keasaman dan permiabilitas sel, serta dapat menjadi penetral bagi asam organik yang bersifat racun.
Tanaman yang kekurangan unsur kalsium akan menunjukkan indikasi seperti terhambatnya pertumbuhan utamanya pada bagian meristem. Daun dan akar yang baru tumbuh juga akan berkeluk keriting, pendek, serta berdekatan antara satu sama lain. Pengamatan pada tanamna jagung menunjukkan bahwa jagung yang kekurangan unsur kalsium akan memperlambat muncul serta mekarnya daun baru.
6. Sulfur (S) atau Belerang
Sulfur atau belerang merupakan makronutrien yang diserap tanaman dalam bentuk ion sulfat. Ion sulfat ini menjadi bagian dari protein yang ada dalam thiamine, cysteine, dan methionine. Unsur ini berfungsi dalam membentuk warna daun agar lebih hijau, memperbanyak hasil anakan, meningkatkan kadar protein dan vitamin untuk meningkatkan kualitas panen, membantu pembulatan gula.
Selain itu, sulfur berprran dalam perbaikan aroma, warna, dan kelenturan daun, serta mengurangi penyusutan selama penyimpanan. Sulfur juga dinilai dapat memberbesar ukuran umbi pada jenis tanaman tertentu.
Tanaman yang kekurangan sulfur akan turun produksi protein, rentan pada serangan hama akibat adanya penumpukan asam amino, warna daun menguning
11
(chlorosis) akibat turunnya pembentukan butir hijau, serta terhambatanya asimilasi dan pembentukan karbohidrat.
Unsur sulfur yang berlebih akan meningkatkan pH tanah sehingga akan menganggu proses pertumbuhan tanaman.
7. Boron (B)
Unsur boron merupakan kelompok nutrisi yang dibutuhkan dalam jumlah kecil yang dapat bekerja meningkatkan mobilitas gula serta kalsium sehingga membantu siklus hidup pada tumbuhan. Unsur ini memiliki fungsi utama dalam pembelahan sel serta sintesa protein. Selain itu, keberadaan unsur boron akan berpengaruh terhadap berlangsungnya penyerbukan, pembentukan bunga, buah hingga biji.
Tanaman yang kekurangan unsur boron akan akan menimbulkan gejala kekerdilan serta munculnya bercak hingga lubang kehitaman pada umbi dan akar.
Tiap-tiap tanaman menunjukkan gejala yang berbeda sebagai akibat kurangnya unsur ini
Berlebihnya kadar boron juga dapat menimbulkan masalah seperti pengendapannya akan menjadi toksin tanaman yang berbahaya bagi hampir seluruh jenis tanaman.
8. Tembaga(Cu)
Unsur tembaga berperan penting di dalam tanaman karena kehadirannya dapat menjadi activator enzim pertumbuhan seperti askorbat oksidase, diamin oksidase, dan sitokrom oksidase. Unsur ini berfungsi dalam membantu kerja beberapa enzim dan mensintesis lignin yang merupakan kelompok senyawa
12
pembentuk dinding sel dan penopang tanaman agar strukturnya tegak. Tembaga juga dapat berperan dalam reaksi redoks untuk menghasilkan energi sebagai bahan sintesis protein, lemak, membrane sel, serta penyerapan unsur hara dari tanah.
Defisiensi tembaga pada tanaman akan mengakibatkan daun menguning dan layu, tanaman akan menjadi layu dan mudah roboh, serta rentan terhadap serangan hama. Pembentukan biji dan buah juga akan terhambat akibat defisiensi unsur ini.
Ranting tanaman akan mengalami pencoklatan lalu secara perlahan akan mati dari ujung hingga berlanjut ke bawah.
Berlebihnya unsur tembaga pun akan mengakibatkan masalah seperti terhambatnya pertumbuhan tanaman terutama pada bagian akar.
9. Zinc (Zn) atau Seng
Aktivitas fotosintesis dan pembentukan klrofil pada tanaman akan sangat bergantung pada keberadaan unsur zinc. Efektifitas pertumbuhan tanaman juga dipengaruhi oleh keberadaan unsur ini dimana zinc dapat memproduksi hormone tumbuh dan katalisator dalam reaksi oksidasi.
Defisiensi zinc pada tanaman akan mengakibatkan tanaman hidroponik terserang penyakit pucuk putih seperti pada tanaman jagung. Berlebihnya unsur zinc akan berubah menjadi toksin bagi tanaman yang membahayakan pertumbuhannya.
13 10. Zat Besi(Fe)
Nutrisi hidroponik yang uga berperan penting dalam tumbuh kembang tanaman adalah zat besi. Unsur ini berperan dalam pembentukan klorofil dan membawa elektron dalam respirasi di dalam reaksi redoks.
Defisiensi zat besi akan mengakibatkan munculnya tanda tanda yang sama dengan beberapa unsur lainnya. Kelebihannya sendiri selama dalam batas wajar tidak akan menimbulkan masalah yang berarti bagi pertumbuhan tanaman.
11. Molibdenum (Mo)
Unsur mineral selanjutnya yang diperlukan tanaman dalam proses tumbuh kembangnya adalah molibdenum. Unsur ini merupakan kandungan esensial dengan jumlah paling sedikit yang diperlukan tanaman. Meskipun demikian, molybdenum berperan penting dalam pembentukan protein dan aktivasi enzim yang mereduksi nitrat menjadi nitrit.
Defisiensi unsur molibdenum akan menyebabkan munculnya butir kekuningan pada garis tulang daun khususnya daun tua dan kemudian memunculkan warna kecoklatan pada pinggiran daun. Selain itu, daun akan mengerut kemudian mengering daan berlanjut pada kematian. Jenis sayuran merupakan kelompok tanaman paling rentan terhadap defisiensi unsur ini yang akan menyebabkan pertumbuhan abnormal dan berdampak pada pemanenan.
12. Mangan (Mn)
Unsur lain yang berperan penting pada tanaman khususnya sebagai nutrisi pada respirasi dan pembentukan vitamin riboflavin dan ascorbic acid adalah
14
mangan. Mangan berperan pula dalam reaksi fotosintesis sebagai unsur penguran kadar CO2.
Defisiensi mangan pada tanaman akan memunculkan gejala yang sama dengan kekurangan unsur zat besi, seperti timbulnya klorosis pada tulang daun yang tampak tak beraturan dan belang. Kelebihan mangan sendiri tidak terlalu berdampak buruk pada tanaman sehingga unsur ini bisa dikatakan cukup aman.
13. Klorin (Cl)
Unsur klorin merupakan kelompok mikronutrien yang dibutuhkan sangat sedikit dan digunakan dalam tanaman dalam bentuk ionnya yaitu Cl atau chlor. Cl berperan penting dalam proses sintesis nutrisi tanaman.
Beberapa tanaman seperti kentang dan tembakau sangat sensitive terhadap adanya unsur klorin yang mengakibatkan penebalan daun dan penggulungan serta menurunkan produktifitasnya. Tanaman yang kekurangan klorin akan bermasalah pada bagian akar seperti halnya pada tomat yang ditanam dengan sistem hidroponik. Berlebihnya unsur ini juga dapat menunjukkan hasil positif seperti oada tomat, kol, dan wortel yang justru merespon positif seiring dengan penambahan unsur klorin.
14. Natrium (Na)
Unsur natrium pada tanaman digunakan untuk membentuk stomata, umbi, serta mencegah pembusukan khususnya pada tengah umbi. Fungsi natrium pada dasarnya menggantikan keberadaan kalium, dimana tanamna yang kekurangan kalium akan dapat diselematkan dengan adanya unsur Na. Natrium juga dapat mencegah tanaman dalam menyerap kalium secara berlebih. Sehingga,
15
keberadaan dari Na akan dapat mengatasi masalah pertumbuhan yang diakibatkan oleh defisiensi kalium.
15. Kobalt (Co)
Unsur mikro lain yang berguna dalam proses tumbuh kembang tanaman adalah kobalt. Pada jenis kacang-kacangan, media tanam yang mengandung Co dapat membantu proses fiksasi nitrogen oleh mikroorganisme pada bagian nodul akar. Unsur ini diperoleh dengan penambahan pupuk organik maupun majemuk dalam jumlah yang tidak terlalu besar. Jumlah kobalt yang diberikan harus sesuai dengan karakteristik tanaman untuk mendapatkan hasil pertumbuhan yang maksimal. Hal ini disebabkan defisiensi atau kelebihan unsur kobalt akan berdampak pada terganggunya tumbuh kembang tanaman.
16. Silikon (Si)
Unsur Si pada dasarnya merupakan bahan dasar dalam pembuatan pupuk tanaman yang diperoleh dari hasil ledakan gunung berapi. Baik media tanam tanah maupun air hidroponik sangat memerlukan keberadaan unsur Si dimana nutrisi hidroponik silikon akan menguatkan struktur tanaman, menjaga kestabilan air, dan sebagai unsur yang dapat memperkuat tanaman dari serangan penyakit.
Defisiensi unsur Si akan berpengaruh terhadap elastisitas dinding sel yang dapat menjadi akku atau justru elastis. Disamping itu, kekurangan Si juga dapat ditunjukkan dengan tanaman yang mudah terkena serangan penyakit.
17. Nikel (Ni)
Unsur ini memiliki kemampuan untuk mengaktifkan enzim urease yang bekerja dalam metabolisme nitrogen untuk merombak urea sehingga mampu
16
digunakan oleh tanaman. Defisiensi unsur ini akan mengakibatkan gagalnya produksi benih berkualitas. Tanaman dapat tumbuh dengan optimal apabila unsur- unsur yang dibutuhkannya cukup dan seimbang.
Sistem budidaya hidroponik, perlu diperhatikan kondisi pH dan EC larutan nutrisi. Setiap jenis dan umur tanaman membutuhkan larutan dengan EC yang berbeda-beda. Tanaman selada akan menunjukkan respon pertumbuhan yang baik pada konsentrasi 250-320 ppm (400 μS/cm – 500 μS/cm) selama masa pembibitan.
Rata-rata tanaman selada memiliki tingkat EC maksimal pada kisaran 2.0-3.0 mS/cm (Siregar dkk, 2015).
2.3 Sistem Irigasi Hidroponik NFT
Hydroponic secara harfiah berarti Hydro = air, dan phonic = pengerjaan.
Sehingga secara umum berarti system budidaya pertanian tanpa menggunakan tanah tetapi menggunakan air yang berisi larutan nutrient. Metode hidroponik yang banyak dikenal masyarakat luas adalah NFT (Nutrient Film Technique), yang merupakan sistem hidroponik dengan cara membuat aliran air tipis pada akar tanaman dengan tujuan memberikan nutrisi pada tanaman yang tepat dan kadar oksigen terpenuhi. NFT merupakan hidroponik aktif atau dinamis dengan menaruh bagian akar dari tanaman pada lapisan air yang cenderung dangkal. Air itu akan tersikulasi dengan kandungan nutrisi sedemikian rupa yang sesuai untuk tumbuh kembang tanaman. Sirkulasi larutan nutrisi secara terus menerus memerlukan energi dan biaya yang tidak sedikit. Salah satu upaya untuk menekan biaya energi adalah dengan cara memberikan nutrisi secara terputus atau intermitten ( Putra & Pambudi, 2017). Waktu aliran nutrisi yang
17
cocok untuk pertumbuhan tanaman yaitu selama 2 jam sekali pada sistem dutch bucket. Prinsip kerja sutch bucket hampir sama dengan sistem NFT yaitu mengalirkan air berisi nutrisi secara terus-menerus dan kembali ke tandon (Simbolon & Suryanto, 2018).
Sistem NFT sendiri memiliki kelemahan apabila pompa yang digunakan mengalami kerusakan sehingga menjadikan aliran air tidak bisa masuk ke akar tanaman. Kelebihan air juga mungkin terjadi pada saat musim penghujan dimana menjadikan larutan nutrisi akan encer. Encernya larutan nutrisi ini akan mengakibatkan tanaman menjadi kekurangan nutrisi yang dibutuhkan ( Haryanto dan Nurwijayanti, 2018). Kelebihan sistem hidroponik antara lain memanfaatkan lahan sempit, menghasilkan kualitas dan kuantitas produksi lebih tinggi dan bersih, efesien dalam penggunaan pupuk dan air , mudah dalam menangani hama dan penyakit. Kekurangan dari system hidroponik yaitu, hidroponik sangat membutuhkan ketelitian, ketelatenan, dan pemantauan secara terus-menerus (Buana dkk, 2019). Menurut Wibowo & Asriyanti (2013) dalam maulido dkk (2016), pembuatan hidroponik model NFT dapat dilakukan dengan menyiapkan bahan konstruksi terlebih dahulu yang dirancang dengan kemiringan 1, 3, 5, serta 7 persen ataupun disesuaikan kebutuhan. Kemudian, bak yang berisi larutan nutrisi ditaruh secara sejajar dengan ketinggian minimum dari ujung pipa, pipa talang disusun pada alat hidroponik dan pipa lateral yang sudah dipasangi inlet diletakkan pada bak nutrisi.
18 2.4 Mikrokontroler
Mikrokontroler (microcontroller) adalah sistem mikroprosesor kompleks yang terletak pada chip. Mikrokontroler berbeda dengan mikroprosesor umum yang digunakan pada komputer pribadi karena biasanya memiliki komponen sistem minimal yang mendukung mikroprosesor, yaitu memori dan antarmuka I/O. Bahkan terdapat beberapa jenis mikrokontroler dengan pengaturan ADC, PLL dan EEPROM dalam satu paket, sedangkan pada microprocessor hanya terdapat CPU. Mikrokontroler memiliki banyak model dan kegunaan. Dalam teknologi elektronika, model mikrokontroller yang umum dipakai adalah jenis Arduino Uno. ( Sokop dkk, 2016). Arduino ialah platform prototipe elektronik bersifat open-source hardware pada perangkat keras dan lunak . Arduino banyak digunakan oleh seniman, desainer, dan siapapun yang tertarik dalam menciptakan lingkungan yang interaktif ( Arifin dkk, 2018). Arduino dibuat dengan tujuan untuk memudahkan eksperimen atau perwujudan berbagai peralatan yang berbasis mikrokontroler, misalnya Pemantauan ketinggian air waduk, Pelacakan lokasi mobil Penyiraman tanaman secara otomatis,Otomasi akses pintu ruangan, dan Pendeteksi keberadaan orang untuk pengambilan keputusan ( Pamungkas dkk, 2019).
Internet of Things (IoT) yaitu infastruktur koneksi jaringan global yang memungkinkan objek fisik untuk melihat, mendengar, berpikir dan melakukan pekerjaan dengan membuat mereka berkomunikasi bersama, untuk berbagi informasi dan mengkoordinasikan keputusan. Konsep IoT bertujuan untuk membuat internet semakin berkembang dan meluas. Selanjutnya, dengan
19
memungkinkan akses dan interaksi yang mudah dengan beragam perangkat seperti, peralatan rumah tangga, kamera cctv, sensor pemantauan, aktuator, display, kendaraan, dan sebagainya (Wilianto & Kurniawan, 2018).
