KARAKTERISTIK TEMPERATUR DAN ALIRAN LARUTAN NUTRISI TANAMAN TOMAT (Lycopersicum esculentum Mill) PADA SISTEM HIDROPONIK NUTRIENT FILM TECHNIQUE (NFT)

(1)

KARAKTERISTIK TEMPERATUR DAN ALIRAN LARUTAN NUTRISI TANAMAN TOMAT (Lycopersicum esculentum Mill) PADA SISTEM

HIDROPONIK NUTRIENT FILM TECHNIQUE (NFT)

OLEH :

DEWI NURNA WAHYUNININGSIH F14103055

2007

DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(2)

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh :

2007

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

(3)

Dewi Nurna Wahyuniningsih. F14103055. Karakteristik Temperatur dan Aliran Larutan Nutrisi Tanaman Tomat (Lycopersicum esculentum Mill) pada Sistem Hidroponik Nutrient Film Technique (NFT). Di bawah bimbingan Herry Suhardiyanto.

RINGKASAN

Budidaya tomat secara hidroponik di dalam greenhouse memungkinkan terciptanya lingkungan tumbuh yang optimum bagi tanaman, karena tanaman mendapatkan air dan nutrisi yang cukup untuk pertumbuhannya dan terlindung dari serangan hama serta penyakit. Nutrient film technique (NFT) adalah metode budidaya yang akar tanamannya berada di lapisan air dangkal tersirkulasi yang mengandung nutrisi sesuai kebutuhan tanaman.

Pengendalian lingkungan dilakukan dengan mempertahankan temperatur di sekitar tanaman tetap pada batas optimum yang sesuai bagi tanaman.

Pengendalian temperatur di sekitar tanaman dapat dilakukan dengan menurunkan temperatur daerah perakaran tanaman karena lebih murah dan efektif dibandingkan dengan metode penurunan temperatur lain untuk budidaya tanaman di dalam greenhouse. Besarnya radiasi matahari dan temperatur udara dalam greenhouse mempengaruhi tingginya temperatur larutan nutrisi pada sistem NFT.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik temperatur larutan nutrisi pada sistem hidroponik NFT dari hulu hingga hilir pada tiap tahap pertumbuhan tanaman tomat yang berbeda dan mengetahui pengaruh faktor gesekan terhadap pertumbuhan tanaman.

Pengukuran dilakukan dengan menggunakan peralatan yaitu rumah kaca (greenhouse) model single-span, bedeng tanaman sepanjang 10 meter, termometer bola basah dan bola kering, hybrid recorder type HR 2300 dan termokopel, pyranometer, weather station, dan komputer. Bahan yang digunakan yaitu benih tanaman tomat dan pupuk tanaman.

Pengukuran parameter lingkungan meliputi pengukuran temperatur udara di dalam dan luar greenhouse, temperatur larutan nutrisi sepanjang bedeng tanaman yang tertutup styrofoam dengan titik pengukuran yang terletak di bagian hulu, tengah, dan hilir bedeng, kelembaban udara dalam greenhouse, dan radiasi matahari. Pengukuran dilakukan setiap 10 menit mulai pukul 06:00 hingga pukul 18:00 pada setiap tahap pertumbuhan tanaman yaitu masa vegetatif tanaman (9, 10, 11, 12 hst), masa pembungaan (27, 28, 29 hst), dan masa pembuahan (46, 47, 48 hst).

Pendugaan temperatur larutan nutrisi di bagian hilir dilakukan dengan menggunakan persamaan pindah panas dan menggunakan metode Artificial Neural Network (ANN). Pendugaan dengan metode ANN menggunakan data-data input berupa parameter lingkungan yang berpengaruh terhadap perubahan temperatur larutan nutrisi yaitu, temperatur udara dan radiasi matahari dalam greenhouse, kelembaban udara, temperatur pada bagian dinding bedeng dan styrofoam, temperatur hulu tanaman, dan umur tanaman. Hasil pendugaan kemudian dibandingkan dengan hasil pengukuran.

Temperatur larutan nutrisi pada siang hari dapat mencapai 35 - 36^oC.

Temperatur udara dalam greenhouse pada siang hari mencapai 36 – 37^oC, lebih tinggi 1^oC dibandingkan temperatur larutan nutrisi. Hal ini dapat disebabkan

(4)

adanya faktor perbedaan fasa zat. Udara berupa gas sehingga jika terjadi perubahan pada lingkungan luar greenhouse, gas akan lebih cepat berubah dibandingkan zat cair.

Pada selang temperatur udara 21.4 – 38.3ôC, selang nilai temperatur larutan nutrisi hulu dan hilir dapat mencapai 1 – 4ôC. Pada kondisi siang hari, temperatur larutan nutrisi akan meningkat hingga mencapai 1ôC setelah melewati bedeng sepanjang 10 m dengan debit 4 liter/menit.

Berdasarkan hasil pengukuran, diketahui bahwa pada selang nilai radiasi matahari sebesar 0 – 288.6 W/m² besarnya kenaikan perbedaan temperatur hulu dan hilir mencapai 1 – 1.5^oC. Pada kondisi siang hari, temperatur larutan nutrisi akan meningkat hingga mencapai 1^oC seiring dengan peningkatan radiasi matahari.

Beda pertumbuhan pada akar tanaman dapat dilihat berdasarkan perbedaan besarnya faktor gesekan pada aliran larutan nutrisi di sepanjang bedeng. Semakin tinggi kecepatan aliran larutan maka semakin kecil faktor gesekan yang terjadi antara fluida dengan bedeng.

Temperatur larutan nutrisi di hilir hasil prediksi mendekati hasil pengukuran dengan nilai SEP (Standard Error of Prediction) pada tiap tahap pertumbuhan berturut-turut sebesar 0.329133159, 0.128116256 dan 0.037381985.

Pendugaan dengan menggunakan ANN menghasilkan nilai SEP pada tiap tahap pertumbuhan berturut-turut sebesar 0.242046, 0.075269094, 0.064335.

Pendugaan temperatur larutan nutrisi di hilir dengan menggunakan ANN mempunyai tingkat validasi yang lebih tinggi dibandingkan dengan menggunakan pendugaan melalui persamaan pindah panas.

(5)

INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh :

Dilahirkan di Probolinggo pada tanggal 6 Juli 1985 Lulus tanggal : September 2007

Menyetujui Bogor, September 2007

Dr. Ir. Herry Suhardiyanto, M. Sc.

Dosen Pembimbing Mengetahui,

Dr. Ir. Wawan Hermawan, M. S Ketua Departemen Teknik Pertanian

(6)

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Probolinggo, Jawa Timur pada tanggal 6 Juli 1985 sebagai anak kedua dari pasangan Subiyanto dan Wulan Sri Hartati. Penulis mendapatkan pendidikan dasar selama 6 tahun di SD Negeri Tisnonegaran I, Probolinggo.

Pada tahun 1997 penulis meneruskan pendidkan menengah di SLTP Negeri 1 Probolinggo dan tamat pada tahun 2000.

Kemudian penulis melanjutkan pendidikan tingkat atas selama 3 tahun di SMU Negeri 1 Probolinggo dan tamat pada tahun 2003. Pada tahun tersebut, penulis diterima di Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI).

Selama 4 tahun, penulis aktif di beberapa kepanitian acara dan aktif dalam Himpunan Profesi Mahasiswa Teknik Pertanian di Departemen Profesi pada tahun kepengurusan 2004 – 2005. Penulis juga menjadi Asisten Praktikum mata kuliah Ilmu ukur Wilayah dan Gambar Teknik pada tahun 2007. selain itu, penulis juga merupakan penerima beasiswa dari Yayasan Supersemar selama periode 2005 – 2007.

Penulis telah melaksanakan kegiatan Praktek Lapangan di Balai Penelitian Tanaman Sayuran Lembang, Bandung, Jawa Barat pada tahun 2006 dengan judul

”Elemen Lingkungan dalam Greenhouse pada Budidaya Tanaman Paprika (Capsicum annum var. grossum) di Balai Penelitian Tanaman Sayuran Lembang, Bandung”.

Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian, penulis menyelesaikan tugas akhir skripsi yang berjudul ”Karakteristik Temperatur dan Aliran Larutan Nutrisi Tanaman Tomat (Lycopersicum esculentum Mill) pada Sistem Hidroponik Nutrient Film Technique (NFT)”.

(7)

i KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, karena atas segalah rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul ”Karakteristik Temperatur dan Aliran Larutan Nutrisi Tanaman Tomat (Lycopersicum esculentum Mill) pada Sistem Hidroponik Nutrient Film Technique (NFT)”. Skripsi ini merupakan hasil penelitian yang dilakukan penulis sejak bulan April 2007 hingga bulan Agustus 2007.

Selama proses penyelesaian tugas akhir ini penulis banyak mendapatkan bantuan baik secara moril maupun materil. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :

1. Dr. Ir. Herry Suhardiyanto, M.Sc. selaku dosen pembimbing akademik yang telah banyak memberikan bimbingan, arahan, masukan, dan motivasi kepada penulis.

2. Dr. Ir. Leopold O. Nelwan, M.Si. dan Yudi Chadirin, S.TP, M.Agr selaku dosen penguji atas saran-saran yang diberikan kepada penulis.

3. Ayah dan Ibu serta kakak tercinta, atas segala dukungan baik moril maupun materil, doa, dan kasih sayang yang selalu dicurahkan kepada penulis.

4. Pak Ahmad, Pak Harto dan Mas Firman yang telah membantu penulis selama penelitian.

5. Hani, Hanida, Gytha, Dela, Puspita Crew (Kaltika, Amna, Eka, Wilis, Dyah, Veve) atas segala kebersamaan serta kebahagiaan yang kita rasakan tiap hari.

6. Teman-teman seperjuangan : Murni, Sari, Shinta, Yuni, Rena, Gia dan semua pihak yang terkait dengan Leuwikopo, terima kasih atas segala bantuan, dukungan, dan kebersamaan selama penelitian berlangsung.

7. Teman-teman LBP (Murni, Sari, Kindi, Ali, Iin, Eka, Shinta, Yuni, Anne, Haely, Yulis, Yanu, Tari, Irawan, Fuad, Uki), TEP’40, Salman, Sujai Kos atas bantuan yang diberikan kepada penulis.

8. Semua pihak yang telah banyak membantu penulis selama penelitian yang tidak bisa disebutkan satu persatu.

(8)

ii Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir skripsi ini masih terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, saran dan kritik dari pembaca sangat penulis harapkan untuk perbaikan di masa mendatang.

Bogor, September 2007

(9)

iii DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

DAFTAR ISI ... iii

DAFTAR GAMBAR ... v

DAFTAR TABEL ... vii

DAFTAR LAMPIRAN ... viii

DAFTAR SIMBOL ... ix

BAB I. PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Tujuan ... 2

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ... 3

2.1. Radiasi Matahari ... 3

2.2. Temperatur ... 4

2.3. Rumah Kaca (Greenhouse) ... 5

2.4. Tomat (Lycopersicum esculentum Mill) ... 6

2.5. Sistem Hidroponik NFT (Nutrient Film Technique) ... 6

2.6. Prinsip-prinsip Pindah Panas ... 8

2.7. Artificial Neural Network (ANN) ... 10

BAB III. METODE PENELITIAN ... 15

3.1. Waktu dan Tempat ... 15

3.2. Bahan dan Alat ... 15

3.3. Metode Penelitian ... 17

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 28

4.1. Temperatur Udara di dalam dan di luar Greenhouse ... 28

4.2. Temperatur Larutan Nutrisi pada Bedeng Tanaman ... 30

4.3. Pengaruh Temperatur Udara dalam Greenhouse dan Radiasi Matahari terhadap Perubahan Temperatur Hulu-Hilir Larutan Nutrisi ... 32

4.4. Faktor Gesekan pada Aliran Larutan Nutrisi ... 36

4.5. Prediksi Temperatur Hilir Berdasarkan Persamaan Pindah Panas ... 37

(10)

iv 4.6. Pendugaan Temperatur Hilir Menggunakan

Artificial Neural Network ... 40

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 45

5.1. Kesimpulan ... 45

5.2. Saran ... 45

DAFTAR PUSTAKA ... 46