Sebaran Suhu Daerah Perakaran pada Sistem Hidroponik untuk Budidaya Tanaman Cabai di Kawasan Tropika
Abstract
Abstract
Chili production in Indonesia is very unstable because most of chili production areas are open field that are quite influenced by weather. Therefore, it is important to develop hydroponic technology for chili cultivation under greenhouse. As energy-efficient cooling system for tropical greenhouses, root zone cooling could be applied by flowing cooled water in pipes that are burried in the root zone. Determining the space between the pipes for flowing the cooled water requires temperature distribution in the root zone. The objective of this research were to find out the temperature distribution in the root zone, to simulate temperature distribution with based on computational fluid dynamics, and to validate the simulated root zone temperature. The results showed that an uniform horizontal temperature distribution during the day time and night time. Uniform vertical
temperature distribution were also noted during the night time. There were quite wide temperature variation in the root zone during the day time, vertically. The validation results showed that temperature distribution in the root zone could be predicted accurately by computational fluid dynamics as indicated by the value of R2 obtained at 0.84 and the linear equation is y axis approaches the value of x axis. Therefore, the predicted temperature distribution would be very useful in determining zone cooling system for chili cultivation in hydroponic system under tropical greenhouse.
Abstrak
Produksi cabai di Indonesia sangat tidak stabil karena sebagian besar areal budidaya tanaman cabai dilakukan di lahan terbuka yang sangat dipengaruhi oleh cuaca. Oleh karena itu, penting untuk mengembangkan teknologi hidroponik untuk budidaya tanaman cabai di dalam rumah tanaman. Metode pendinginan yang efisien dari segi konsumsi energi untuk rumah tanaman di daerah tropika salah
satunya adalah pendinginan daerah perakaran. Pendinginan daerah perakaran dapat diterapkan dengan mengalirkan air dingin di dalam pipa yang dibenamkan dalam daerah perakaran tersebut. Penentuan jarak antar pipa pendingin tersebut memerlukan sebaran suhu di daerah perakaran tersebut. Tujuan dari
penelitian ini adalah untuk memprediksi sebaran suhu daerah perakaran, melakukan simulasi suhu daerah perakaran menggunakan computational fluid dynamics, dan melakukan validasi hasil simulasi sebaran suhu daerah perakaran. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sebaran suhu daerah perakaran secara horizontal ternyata seragam pada waktu siang maupun malam hari. Data sebaran suhu daerah perakaran yang seragam secara vertikal juga diperoleh pada waktu malam hari. Sebaran suhu daerah perakaran secara vertikal pada siang hari ternyata cukup bervariasi. Validasi menunjukkan bahwa sebaran suhu daerah perakaran dapat diprediksi dengan baik menggunakan computational fluid dynamics yang ditunjukkan dengan nilai R2 yang diperoleh sebesar 0.84 dan diperoleh persamaan y yang mendekati nilai x. Oleh karena itu, suhu daerah perakaran hasil prediksi dapat digunakan untuk perancangan zone cooling system budidaya tanaman cabai secara hidroponik di dalam rumah tanaman.
References
distribusi suhu dan kelembaban udara dalam
rumah jamur (kumbung) menggunakan
computational fluid dynamics (CFD). J. Agritech
36(1): 64 – 70.
Farid, M. dan N.A. Subekti. 2012. Tinjauan
terhadap produksi, konsumsi, distribusi, dan
dinamika harga cabai di Indonesia. Buletin
Ilmiah Litbang Perdagangan 6(2): 211-233.
He, J. and S.K. Lee. 1998. Growth and photosynthetic
characteristics of lettuce (Lactuca sativa L.) under
fluctuating hot ambient temperatures with the
manipulation of cool root-zone temperature. Journal
of Plant Physiology (152): 387-391.
Hernisa, A. 2015. Penentuan jarak tanam optimum
antar pipa pendingin untuk pendingian terbatas
daerah perakaran pada sistem hidroponik
substrat (skripsi). Departemen Teknik Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian, IPB. Bogor.
Klock, K.A., H.G. Taber, and W.R. Graves. 1997. Root
respiration and phosphorus nutrition of tomato plant
grown at 36 ˚C root-zone temperature. J. Amer. Soc.
Hort. Sci. 122(2): 175-178.
Kwack, Y., D.S. Kim, and C. Chun. 2014. Rootzone
cooling affect growth and development of
paprika transplants grown in rockwool cubes.
Hort. Environ. Biotechnol. 55 (1): 14-18. doi
10.1007/s13580-014-0117-3.
Matsuoka, T. dan H. Suhardiyanto. 1992. Thermal
and flowing aspects of growing petty tomato in
cooled NFT solution during summer.
Enviroment Control in Biology 30 (3): 199-125.
Moekasan, T.K. dan L. Prabaningrum. 2012.
Penggunaan rumah kasa untuk mengatasi
serangan organisme pengganggu tumbuhan
pada tanaman cabai merah di dataran rendah.
J. Hort 22(1): 66-76.
Nauli, D. 2016. Fluktuasi dan disparitas harga cabai
di Indonesia. Jurnal Agrosains dan Teknologi 1
(1): 56-69.
Niam, A.G. 2011. Simulasi distribusi suhu dan pola
pergerakan udara pada rumah tanaman tipe
standard peak berventilasi mekanis
menggunakan CFD (tesis). Departemen Teknik
Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian, IPB.
Bogor.
Niam, A.G., H. Suhardiyanto, K.B. Seminar, and A.
Maddu. 2017. CFD simulation of cooling pipes
distance in the growing medium for hydroponics
substrate in tropical lowland. International
Journal of Engineering Research and
Development (15): 56-63.
Nkansah, G.O. and T. Ito. 1995. Effect of air and
root-zone temperatures on physiological
characteristics and yield of heat-tolerant and
non heat-tolerant tomato cultivar. J. Japan.
Soc. Hort. Sci. 64(2): 315-320.
Pangestika, H.W. 2015. Evaluasi pendahuluan
galur cabai keriting (Capsicum annuum L.) IPB
(skripsi). Departemen Agronomi dan
Hortikultura Fakultas Pertanian, IPB. Bogor.
Romdhonah, Y., H. Suhardiyanto, Erizal dan S.K.
Saptomo. 2015. Analisis ventilasi alamiah pada
greenhouse tipe standard peak menggunakan
computational fluid dynamics. J. Ilmiah Rekayasa
Pertanian dan Biosistem 3(2): 170 – 178.
Rusono, N., A. Suanri, A. Candradijaya, A.
Muharam, I. Martino, Tejaningsing, P.U. Hadi,
S.H. Susilowati, dan M. Maulana. 2013. Studi
Pendahuluan: Rencana Pembangunan Jangka
Menengah Nasional (RPJMN) Bidang Pangan
dan Pertanian 2015-2019. Direktorat Pangan
dan Pertanian, Kementerian Perencanaan
Pembanganunan Nasional. Jakarta.
Siemonsma, J.S. and K. Piluek. 1994. Plant
Resources of South-East Asia, No.8,
Vegetables. Prosea Foundation. Bogor.
Suhardiyanto, H. 2009. Teknologi Rumah Tanaman
untuk Iklim Tropika Basah: Pemodelan dan
Pengendalian Lingkungan. IPB Press. Bogor.
Tindall, J.A., H.A. Mills and D.E. Radcliffe. 1990.
The effect of root zone temperature on nutrient
uptake of tomato. J. Plant. Nutr. 13(8): 939-956.
Doi: 10.1080/019041690093644127.
Umeno, Y., D.V. Hung, F. Tanaka and D. Hamanaka.
2015. The use of CFD to simulate temperature
distribution in refrigerated containers. Journal of
Engineering in Agriculture, Environment and Food
8: 257–263. Doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.
eaef.2015.03.002
Authors
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Authors submitting manuscripts should understand and agree that copyright of manuscripts of the article shall be assigned/transferred to Jurnal Keteknikan Pertanian. This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License (CC BY-SA) where Authors and Readers can copy and redistribute the material in any medium or format, as well as remix, transform, and build upon the material for any purpose, but they must give appropriate credit (cite to the article or content), provide a link to the license, and indicate if changes were made. If you remix, transform, or build upon the material, you must distribute your contributions under the same license as the original.