Main Article Content

Abstract

Abstract
High environment temperature in humid tropical lowland can cause vary physiological problems for plants. Zone cooling system for substrate hydroponics was built to maintain root zone temperature of the plants. The objective of this research was to predict temperature distribution in substrate hydroponics
system root zone with root zone cooling which is important parameter in evaluating root zone cooling system. The distribution of root zone temperature was simulated using computational fluid dynamics (CFD) approach. The simulation result showed uniformed temperature distribution in the planting medium for hydroponic substrate with minimum, maximum, and average temperature of 12.60oC, 39.90oC, and
32.00oC, respectivelly. The comparison between simulated and measured root zone temperature using linear regression analysis resulted in gradient value of 1.01, coefficient of intercept value of 0.39, and coefficient of determination value of 0.98. Hence, the developed simulation model with CFD approach can be used to predict root zone temperature of substrate hydroponics system with root zone cooling.

Abstrak
Suhu lingkungan yang tinggi di dataran rendah tropika basah dapat mengakibatkan berbagai masalah fisiologis pada tanaman. Sistem pendinginan terbatas untuk hidroponik substrat telah dibangun untuk menjaga suhu daerah perakaran tanaman. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk memprediksi sebaran suhu daerah perakaran pada sistem hidroponik substrat dengan pendinginan terbatas daerah perakaran yang merupakan parameter penting dalam mengevaluasi sistem pendinginan terbatas daerah perakaran. Sebaran suhu daerah perakaran tanaman disimulasikan dengan menggunakan pendekatan computational fluid dynamics (CFD). Hasil simulasi menunjukkan sebaran suhu media tanam yang tidak seragam dengan suhu minimum, maksimum, dan rata-rata secara berurutan sebesar 12.60oC, 39.90oC, dan 32.00oC. Perbandingan antara suhu daerah perakaran hasil simulasi dan pengukuran dengan analisis regresi linear menghasilkan nilai gradien sebesar 1.01, nilai koefisien intersep sebesar 0.39, dan koefisien determinasi sebesar 0.98. Oleh karena itu, model simulasi dengan pendekatan CFD yang telah dikembangkan dapat digunakan untuk memprediksi sebaran suhu daerah perakaran sistem hidroponik substrat dengan pendinginan terbatas daerah perakaran.

Keywords

temperature distribution root zone cooling substrate hydroponics computational fluid dynamics

Article Details

Author Biographies

Nurul Choerunnisa, Institut Pertanian Bogor

Departemen Teknik Mesin Pertanian dan Pangan,

Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor

Herry Suhardiyanto, Institut Pertanian Bogor

Departemen Teknik Mesin Pertanian dan Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor

Leopold Oscar Nelwan, Institut Pertanian Bogor

Departemen Teknik Mesin Pertanian dan Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor

References

  1. Arif, C., Y.A. Purwanto, H. Suhardiyanto dan Y. Chadirin. 2010. Aplikasi jaringan syaraf tiruan (JST) untuk pendugaan suhu larutan nutrisi
  2. yang disirkulasikan dan didinginkan siangmalam pada tanaman tomat hidroponik. Jurnal Keteknikan Pertanian Vol. 24(2): 115-120.
  3. Cengel, Y.A. and R.H. Turner. 2011. Fundamentals of Thermal Fluid Sciences. McGraw-Hill Company, Inc. New York
  4. Choerunnisa, N. dan H. Suhardiyanto. 2015. Analisis pindah panas pada pipa utama sistem hidroponik dengan pendinginan larutan nutrisi.
  5. Jurnal Keteknikan Pertanian Vol.3 (1): 1-9.
  6. Chang, D.C., J.C. Jeong and Y.B. Lee. 2006. Effect of root zone cooling on growth responses and tuberization of hydroponicsally grown ‘superior’ potato (Solanum tuberosum) in summer. Journal of Bio-Environment Control. 15(4): 340-345.
  7. He, J. and S.K. Lee. 1998. Growth and photosynthetic characteristics of lettuce (Lactuca sativa L.) grown under fluctuating hot ambient temperatures with the manipulation of cool rootzone temperature. Journal of Plant Physiology. Vol 152: 387-391.
  8. Muro, J.V.D.G. and C. Lamsfus. 1997. Comparison of hydroponics culture in a peat/sand mixture and the influence of nutrient solution and plant density on seed potato yields. Potato Research Vol. 40(4): 431-440.
  9. Pek, Z. and L. Hayles. 2004. The effect of daily temperature on truss flowering rate of ornamental crops. J. Sci Food Agriculture Vol. 84(13):1671-
  10. 1674.
  11. Holman, J.P. 1997. Perpindahan Kalor. Edisi ke-6. Diterjemahkan oleh Jasjfi. Penerbit Erlangga. Jakarta.
  12. Shaw, C.T. 1992. Using Computational Fluid Dynamics. Prentice Hall. New York.
  13. Suhardiyanto, H. dan L. Pujiantoro. 2013. Studi pendinginan daerah perakaran pada sistem hidroponik substrat untuk produksi benih
  14. kentang di dataran rendah tropika. (Laporan akhir penelitian). Bogor.
  15. Suhardiyanto, H., M.M. Fuadi dan Y. Widaningrum. 2007. Analisis pindah panas pada pendinginan dalam tanah untuk sistem hidroponik. Jurnal
  16. Keteknikan Pertanian Vol. 21(4): 355-362.
  17. Sumarni, E. 2013. Pengembangan zone cooling system untuk produksi benih kentang secara aeroponik di dataran rendah tropika basah.
  18. (Disertasi). Pascasarjana, IPB. Bogor.
  19. Sumarni, E., H. Suhardiyanto, K.B. Seminar dan S.K. Saptomo. 2013. Temperature distribution in aeroponics system with root zone cooling for
  20. the production of potato seed in tropical lowland. International Journal of Scientific Engineering and Research Vol. 4(6): 799-804.
  21. Sumartono, G.H.dan E. Sumarni. 2013. Pengaruh suhu media tanam terhadap pertumbuhan vegetatif kentang hidroponik di dataran medium
  22. tropika basah. Agronomika Vol. 13(1). ISSN:1411-8297.
  23. Versteeg, H.K. dan W. Malalasekera. 2011. An Introduction to Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume Method. Longman Group Ltd.England.
  24. Yani, A. 2014. Pemodelan pindah panas pada budidaya ayam broiler menggunakan kandang sistem tertutup di daerah beriklim tropika basah.
  25. (Disertasi). Pascasarjana, IPB. Bogor.