Model Otomatisasi Irigasi Berdasarkan Mekanisme Evapotranspirasi untuk Budidaya Sayuran dalam Pot.

Abstract

Salah satu sistem irigasi yang relatif baru adalah irigasi evaporatif. Irigasi evaporatif merupakan konsep pengendalian air irigasi yang didasarkan pada respon tanaman yang diwakili oleh laju evaporasi dan evapotranspirasi. Metode perhitungan neraca air dapat digunakan untuk penjadwalan irigasi dengan memantau evapotranspirasi tanaman. Penjadwalan irigasi dengan penerapan air untuk tanaman dalam jumlah yang tepat dan pada waktu yang tepat dapat menghasilkan produktivitas air yang optimal. Produktivitas air merupakan indikator penting untuk mengetahui seberapa besar nilai ekonomis dari air irigasi. Penelitian ini bertujuan untuk merancang model otomatisasi irigasi untuk budidaya sayuran dalam pot dengan sistem irigasi evapotranspiratif di dalam dan di luar rumah tanaman. Penelitian dilakukan dengan mengembangkan teknologi irigasi otomatis yang dikontrol oleh stopkeran pelampung berdasarkan laju evaporasi dan evapotranspirasi tanpa tenaga listrik. Penelitian dilakukan di Laboratorium Teknik Sumber Daya Air, Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Pertanian Bogor selama 2 tahap. Penelitian tahap pertama dilakukan untuk pengamatan kinerja rancangan modifikasi teknologi hidroponik sistem terapung dalam rumah tanaman yang diuji dengan tanaman selada dari 25 April 2018 hingga 30 Mei 2018. Penelitian tahap kedua dilakukan untuk pengujian rancangan sistem irigasi evapotranspiratif bawah permukaan di luar rumah tanaman yang diuji dengan tanaman kangkung dari tanggal 10 November 2020 sampai 27 Desember 2020. Data iklim utama yang diukur pada penelitian ini adalah radiasi matahari, suhu udara, kelembaban relatif, dan curah hujan. Data radiasi matahari dikumpulkan dengan menggunakan sensor Decagon PYR Pyranometer. Data kelembaban relatif dan suhu udara dikumpulkan dengan menggunakan sensor Decagon VP-4. Data curah hujan dikumpulkan dengan menggunakan sensor Decagon ECRN-100 Rain Gauge. Semua data tersebut dikumpulkan dan direkam otomatis menggunakan data logger EM50 dengan interval waktu tiap 5 menit. Evapotranspirasi potensial dalam penelitian ini dihitung menggunakan model Hargreaves. Pengamatan tinggi muka air dilakukan tiap hari dengan mengukur level muka air dari permukaan tanah. Pengukuran dilakukan secara manual setiap pukul 06.00 pagi dan 18.00 sore. Pengukuran kadar air tanah pada pengamatan sistem irigasi kedua penelitian ini juga dilakukan setiap hari dengan mengambil sampel tanah menggunakan ring sample berdiameter 4.8 cm dan tinggi 5.1 cm. Data tinggi muka air dan kadar air tanah tersebut digunakan untuk menghitung volume air dalam sistem pot tanam. Setelah menganalisis komponen-komponen penyusun dari neraca air, akhirnya dapat diturunkan persamaan untuk neraca air pada penelitian ini. Produktivitas selada yang dihasilkan dengan modifikasi teknologi hidroponik sistem terapung dalam rumah tanaman sebesar 1114.6 g m-2 memiliki produktivitas air sebesar 29.58 g liter-1. Koefisien tanaman (Kc) tanaman selada berubah terhadap waktu membentuk persamaan parabola yang dimulai sebesar 0.7 pada awal tanam kemudian menurun hingga mencapai 0.5 kemudian meningkat menjadi 0.8 pada hari tanam ke-36. Sementara itu, produktivitas air secara fisik (WPETc) dalam penelitian ini adalah sebesar 12.32 g liter-1 dan produktivitas air irigasi adalah sebesar 1307.34 g liter-1. Produktivitas air secara ekonomis adalah sebesar Rp 9.2/kg. Dengan demikian, produktivitas air ekonomis dalam penelitian ini dapat menghemat sekitar Rp 22.7/kg untuk biaya air irigasi dalam produksi tanaman. Komponen masukan air pada sistem pot tanam yang terbanyak didominasi oleh curah hujan sebesar 2237.8 liter atau setara dengan 41.56% dari neraca air. Infiltrasi yang terjadi sebesar 857.1 liter atau setara dengan 15.92% berada pada posisi kedua. Komponen irigasi pada neraca air adalah komponen inputan terkecil yang terjadi sebesar 1.9 liter atau setara dengan 0.04%. Sebagai komponen output atau keluaran air pada sistem yang terbanyak didominasi oleh runoff sebesar 1380.7 liter atau setara dengan 25.64%. Selanjutnya komponen drainase terjadi sebanyak 693.5 liter atau setara dengan 12.88%. Konsumsi air oleh tanaman atau evapotranspirasi aktual adalah sebesar 204.3 liter atau setara dengan 3.79%. Akhirnya komponen-komponen masukan dan keluaran pada neraca air ini mempengaruhi perubahan volume terhadap waktu selama pengamatan sebesar 9.8 liter atau setara dengan 0.18%. Nilai error untuk neraca air ini adalah sebesar 0.861%. Model irigasi evapotranspiratif bawah permukan dapat bekerja dan berfungsi dengan baik selama penelitian berlangsung. Sistem otomatisasi irigasi dengan menggunakan stopkeran pelampung yang diterapkan pada model dapat dengan baik menjaga distribusi air irigasi selama masa tanam sehingga dapat mempertahankan tinggi muka air. Model juga dapat dengan baik mendrainase volume kelebihan air yang berada pada pot tanam yang disebabkan oleh curah hujan yang tinggi.

One of the relatively new irrigation systems is evaporative irrigation. Evaporative irrigation is an irrigation water control concept based on plant response which is represented by evaporation and evapotranspiration rate. The water balance calculation method can be used for irrigation scheduling by monitoring crop evapotranspiration. Irrigation scheduling with the application of water for plants in the right amount and at the right time can produce optimal water productivity. Water productivity is an important indicator to determine the economic value of irrigation water. This study aims to design an irrigation automation model for vegetable cultivation in pots with an evapotranspirative irrigation/fertigation system inside and outside the greenhouse. The research was conducted by developing automatic irrigation technology controlled by a floating valve based on the rate of evaporation and evapotranspiration without electricity. The research was conducted at the Water Resources Engineering Laboratory, Department of Civil and Environmental Engineering, IPB University for 2 stages. The first stage of research was conducted to observe the performance of the modified floating hydroponic technology design in the greenhouse which was tested with lettuce from 25 April 2018 to 30 May 2018. The second stage of research was conducted to test the design of the subsurface evapotranspirative irrigation system outside the plant house which was tested with water lettuce from 10 November 2020 to 27 December 2020 The main climate data measured in this study are solar radiation, air temperature, relative humidity, and rainfall. Solar radiation data was collected using the Decagon PYR Pyranometer sensor. Relative humidity and air temperature data were collected using the Decagon VP-4 sensor. Rainfall data was collected using the Decagon ECRN-100 Rain Gauge sensor. All data is collected and recorded automatically using the EM50 data logger with 5 minute intervals. Potential evapotranspiration in this study was calculated using the Hargreaves model. Observations of water level are carried out every day by measuring the water level from the soil surface. Measurements were carried out manually every 06.00 am and 06.00 pm. Measurement of soil water content in the second irrigation system observation in this study was also carried out every day by taking soil samples using a ring sample with a diameter of 4.8 cm and a height of 5.1 cm. The data on water level and soil water content are used to calculate the volume of water in the planting pot system. After analyzing the constituent components of the water balance, finally the equation for the water balance in this study can be derived. The yield of lettuce produced by modification floating hydroponic technology in the greenhouse was 1114.6 g m-2 and the water productivity was 29.58 g liter-1. The crop coefficient (Kc) of lettuce changed with time to form a parabolic equation which started at 0.7 at the beginning of planting and then decreased to 0.4 then increased to 1.4 on the 36th planting day. Meanwhile, physical water productivity (WPETc) in this study was 12.32 g liter-1 and irrigation water productivity was 1307.34 g liter-1. Economical water productivity is Rp 9.2/kg. Thus, the economic water productivity in this study can save around Rp 22.7/kg on the cost of irrigation water for crop production. The water input component in the pot planting system is dominated by rainfall of 2237.8 liters or equivalent to 41.56% of the water balance. The infiltration of 857.1 liters or equivalent to 15.92% was in the second position. The irrigation component in the water balance is the smallest input component that occurs at 1.9 liters or equivalent to 0.04%. As a component of the water output in the system, which is mostly dominated by runoff of 1380.7 liters or equivalent to 25.64%. Furthermore, the drainage component occurred as much as 693.5 liters or equivalent to 12.88%. Water consumption by plants or actual evapotranspiration is 204.3 liters or equivalent to 3.79%. Finally, the input and output components in the water balance affect the change in volume over time during the observation of 9.8 liters or equivalent to 0.18%. The error value for this water balance is 0.861%. The subsurface evapotranspiration irrigation model can work and function well during the research. The irrigation automation system using a float stopper that is applied to the model can properly maintain the distribution of irrigation water during the planting period so that it can maintain the water level. The model can also properly drain the volume of excess water that is in the planting pot caused by high rainfall.