APLIKASI PENGOLAHAN CITRA UNTUK SISTEM FERTIGASI OTOMATIS TANAMAN TOMAT DALAM GREENHOUSE SKRIPSI HARI ENDRA LESMANA F

Transkripsi

1 APLIKASI PENGOLAHAN CITRA UNTUK SISTEM FERTIGASI OTOMATIS TANAMAN TOMAT DALAM GREENHOUSE SKRIPSI HARI ENDRA LESMANA F FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2010

2 IMAGE PROCESSING APPLICATION IN AUTOMATIC FERTIGATION FOR TOMATO PLANTS IN GREENHOUSE Usman Ahmad and Hari Endra Lesmana Department of Agricultural Engineering, Faculty of Agricultural Technology, Bogor Agricultural University, IPB Darmaga Campus, PO BOX 220, Bogor, West Java, Indonesia. Phone , ABSTRACT Nowadays, many vegetable plants are grown in the greenhouse with hydrophonic system. In such system, supplying plant nutrition made as solution in water, which is called fertigation, is very important. This research aims to monitor and determine the growth rate of tomato plant quantitatively using image processing, and to observe the development of tomato plant in population, which are grown using manual and automatic fertigation systems in combination. In the still image processing for growth rate determination, image of reach individual tomato plant was captured using a digital camera, and analyzed to get height and width, and also canopy are from the top view. In the real time image processing for automatic fertigation system. The results show that still image processing could determine the growth rate of tomato plants quantitatively, and the real time image processing could be used to drive automatic fertigation system based on physical change of a tomato plant used as sample. It was also bound that the tomato plants grow normally when a fourteen days of automatic fertigation was applied, in combination with manual fertigation using a fixed timer. Keywords: Tomato, Image Processing, Real Time, Greenhouse

3 Skripsi Aplikasi Pengolahan Citra Untuk Sistem Fertigasi Otomatis Tanaman Tomat Dalam Greenhose. Disusun oleh Hari Endra Lesmana, F , dibawah bimbingan Dr. Ir. Usmana Ahmad, M. Agr. RINGKASAN Tomat (Lycopersion esculentum Mill) merupakan sayuran buah yang tergolong tanaman semusim berbentuk perdu dan termasuk ke dalam family Solanaceae. Buah tomat merupakan salah satu produk hortikultura yang mempunai prospek pemasaran yang cerah. Hal ini dapat dilihat dari banyaknya buah tomat yang dapat dimanfaatkan masyarakat. Selain itu buah tomat juga merupakan sumber vitamin dan mineral, sehingga penggunaanya semakin luas, sebab selain dikonsumsi sebagai tomat segar dan bumbu masakan, tomat juga digunakan sebagai bahan baku industri olahan makanan seperti sari buah dan saus tomat. Penelitian ini bertujuan untuk monitoring dan menentukan laju perkembangan tanaman tomat secara kuantitatif menggunakan pengolahan citra dan mengamati perkembangan tanaman tomat dengan fertigasi manual dan tanaman tomat dengan fertigasi otomatis menggunakan sistem yang telah dikembangkan. Dari penelitian ini diharapkan akan dapat mempelajari pertumbuhan dan perkembangan tanaman tomat menggunakan teknologi pengolahahan citra. Proses penelitian dimulai dari persiapan awal, persemaian, pembibitan, persiapan Greenhouse, persiapan dan peletakkan media tanam, pemeliharaan, pengambilan dan pengolahan citra digital, serta monitoring berbasis kamera CCD. Pengambilan citra tomat menggunakan kamera digital dilakukan untuk mengamati pertumbuhan tomat yang dilakukan secara manual, yakni dari samping dan dari atas. Selain dilakukan proses monitoring real time dan analisis perkembangan tanaman tomat menggunakan program pengolahahan citra, pada penelitian ini juga dilakukan proses perbandingan penggunaan nutrisi antara saat masa pertumbuhan dengan irigasi terjadwal menggunakan Timer, dan saat masa perkembangan menggunakan penyiraman otomatis dengan sistem monitoring real time. Dari hasil penelitian ini diketahui bahwa pertumbuhan tanaman tomat yang dibudidayakan dalam Greenhouse, pertumbuhanya dapat diamati secara kontinyu menggunakan program pengolahan citra. Pada pengamatan secara real time dimana pengambilan data citra dilakukan setiap 30 menit, parameter penyalaan pompa adalah penurunan lebar ekstrim serta nilai kelayuan tanaman adalah 2 % atau nilai kelayuan tanaman sesudah lebih besar dari sebelumnya. Keadaan seperti ini akan membuat pompa dalam keadaan ON dan pompa menyala selama 3 menit. Dari hasil uji di lapangan, sistem bekerja dengan cukup baik, dimana parameter kelayuan tanaman yang digunakan untuk memberikan keputusan penyalaan pompa, dapat berfungsi dengan baik untuk memberikan fertigasi otomatis pada tanaman tomat. Ditinjau dari segi perkembangan populasi tanaman tomat, yakni penambahan area, tinggi dan lebar, dapat dikatakan bahwa penerapan sistem monitoring real time untuk budi daya tanaman tomat di dalam Greenhouse, tidak menghambat laju pertumbuhanya. Tanaman tomat tumbuh secara normal, dimana luasan area, tinggi dan lebarnya tetap bertambah dengan laju yang normal. Dari sisi penggunaan nutrisi, hasil pengamatan menunjukkan penggunaan nutrisi pada saat monitoring real time jauh lebih hemat dibandingkan dengan penggunaan Timer untuk penjadwalan penyalaan pompa atau pemberian nutrisi, yakni dengan perbandingan rata-rata nutrisi 30 hari Timer adalah liter/hari, 14 hari real time adalah liter/hari, dan 7 hari Timer adalah liter/hari.

4 APLIKASI PENGOLAHAN CITRA UNTUK SISTEM FERTIGASI OTOMATIS TANAMAN TOMAT DALAM GREENHOUSE SKRIPSI Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh : Hari Endra Lesmana F FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2010

5 Judul Skripsi Nama NIM : Aplikasi Pengolahan Citra untuk Sistem Fertigasi Otomatis Tanaman Tomat dalam Greenhouse : Hari Endra Lesmana : F Menyetujui Pembimbing Akademik (Dr. Ir. Usman Ahmad, M.Agr) NIP Mengetahui: Ketua Departemen, (Dr. Ir. Desrial, M.Eng) NIP Tanggal Lulus : 8 November 2010

6 PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul Aplikasi Pengolahan Citra untuk Sistem Fertigasi Otomatis Tanaman Tomat dalam Greenhouse adalah hasil karya saya sendiri dengan arahan Dosen Pembimbing Akademik, dan belum diajukan dalam bentuk apapun pada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Bogor, November 2010 Yang membuat pernyataan Hari Endra Lesmana F

7 BIODATA PENULIS Hari Endra Lesmana. Lahir di Sengeti, 22 Januari 1989 dari ayah Juhari dan ibu DM Fatmi Endra, sebagai putra pertama dari dua bersaudara. Penulis menamatkan SMA pada tahun 2006 dari SMA N I Painan, dan pada tahun yang sama diterima di IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB. Penulis memilih Program Studi Teknik Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian. Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif dalam berbagai kegiatan termasuk menjadi asisten mata kuliah Teknik Pengolahan Pangan pada tahun Selain itu penulis juga aktif dalam organisasasi kemahasiswaan Badan Eksekutif Mahasiswa Fakultas Teknologi Pertanian pada tahun sebagai staff Departemen Minat dan Bakat Mahasiswa. Penulis melaksanakan Praktik Lapang pada tahun 2009 di Wilmar International Plantations - PT Kencana Sawit Indonesia dengan judul Aspek Keteknikan Pada Proses Pengolahan Kelapa Sawit dan CPO di Wilmar International Plantations - PT Kencana Sawit Indonesia.

8 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas karunianya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan. Penelitian dengan judul Aplikasi Pengolahan Citra Untuk Sistem Fertigasi Otomatis Tanaman Tomat Dalam Greenhouse dilaksanakan di Laboratorium lapang Departemen Teknik Pertanian sejak bulan April sampai Juni Dengan telah selesainya penelitian hingga tersusunya skripsi ini, penulis ingin menyampaikan penghargaan dan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Ayahanda dan ibunda tercinta, dan semua keluarga yang tak pernah henti memberikan perhatian, kasih sayang dan cintanya yang tak terhingga kepada penulis. 2. Dr. Ir. Usman Ahmad, M. Agr, selaku pembimbing akademik atas bimbinganya. 3. Dr. Ir. Sutrisno, M. Agr dan Dr. Ir. Dewa Made Subrata, M.Agr, selaku dosen penguji. 4. Dedi Wirawan Soedibyo, S. TP, M. Si, atas bantuan dan masukanya kepada penulis. 5. Segenap staf dan karyawan di Departemen Teknik Pertanian. 6. Teman-teman Teknik Pertanian angkatan Kusuma Ratih yang telah memberikan dukungan dan semangat kepada penulis, dan 8. Teman-teman Wisma Karona atas dukungan dan semangatnya kepada penulis Akhirnya penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat dan memberikan kontribusi yang nyata terhadap perkembangan ilmu pengetahuan di bidang Teknik Pertanian. Bogor, November 2010 Hari Endra Lesmana

9 DAFTAR ISI DAFTAR ISI... i DAFTAR TABEL... ii DAFTAR GAMBAR... iii DAFTAR LAMPIRAN... iv I. PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang... 1 B. Rumusan Permasalahan... 2 C. Tujuan... 2 D. Kegunaan Penelitian... 2 II. TINJAUAN PUSTAKA... 3 A. Botani Tomat... 3 B. Greenhouse... 5 C. Hidroponik dan Kebutuhan Unsur Hara Tanaman Tomat... 5 D. Drip Irrigation Technique (DIT)... 8 E. Proses Pelayuan Pada Tanaman dan Cara Mencegahnya... 9 F. Citra Digital III. METODOLOGI A. Tempat dan Waktu Pelaksanaan B. Bahan dan Peralatan C. Metodologi IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Pengolahan Citra B. Interpretasi Data Hasil Analisis Citra C. Monitoring Tanaman Secara Real Time V. KESIMPULAN DAN SARAN DAFTAR PUSTAKA i

10 DAFTAR TABEL Tabel 1. Produksi Tomat Menurut Provinsi Tahun Tabel 2. Kebutuhan Unsur Hara Makro dan Mikro Pada Tanaman Tomat... 6 Tabel 3. Kebutuhan Nutrisi Tiap Tahap Pertumbuhan Tanaman. 6 Tabel 4. Komposisi Nutrisi Stok A dan B. 7 Tabel 5. Faktor kalibrasi jarak pengambilan citra tanaman 23 Tabel 6. Contoh hasil rekaman data monitoring secara real time. 27 Tabel 7. Konsumsi Nutrisi Populasi Tanaman Tomat 29 ii

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Diagram Fertigasi Otomatis Berdasarkan Analisis Citra Digital 13 Gambar 2. Proses penyemaian benih ke dalam tray Gambar 3. Pemeliharaan bibit tanaman tomat Gambar 4. Persiapan Greenhouse Gambar 5. Persiapan media tanam Gambar 6. Skema Fertigasi Otomatis Berdasarkan Citra Kamera CCD Gambar 7. Susunan tanaman tomat tiap jalur di dalam Greenhouse Gambar 8. Citra tanaman hasil pengambilan gambar kamera digital Gambar 9. Citra yang belum dibersihkan menggunakan Adobe Photoshop Gambar 10. Citra tanaman tomat setelah dianalisis menggunakan program pengolahan citra (dari samping) 21 Gambar 11. Citra tanaman tomat setelah dianalisis menggunakan program pengolahan citra (dari samping) 22 Gambar 12. Rata-rata pertumbuhan tinggi tanaman tomat pengambilan citra dari samping.. 24 Gambar 13. Rata-rata pertumbuhan lebar tanaman tomat pengambilan citra dari samping Gambar 14. Rata-rata pertumbuhan area tanaman tomat pengambilan citra dari atas.. 25 Gambar 15. Monitoring tanaman secara real time Gambar 16. Tampilan tanaman pada sistem monitoring real time saat pompa OFF 26 Gambar 17. Tampilan tanaman pada sistem monitoring real time saat pompa ON.. 27 iii

12 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Data Citra Tanaman Tomat 34 Lampiran 2. Kondisi Tanaman Tomat Pada Hari ke iv

13 I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Tomat (Lycopersion esculentum Mill) merupakan sayuran buah yang tergolong tanaman semusim berbentuk perdu dan termasuk ke dalam family Solanaceae. Tanaman ini bermula dari daratan Amerika Latin, tepatnya di Peru dan Ekuador (Trisnawati, Y. dan A. D. Setiawan, 1995). Buah tomat merupakan salah satu produk hortikultura yang mempunai prospek pemasaran yang cerah. Hal ini dapat dilihat dari banyaknya buah tomat yang dapat dimanfaatkan masyarakat. Selain itu buah tomat juga merupakan sumber vitamin dan mineral, sehingga penggunaanya semakin luas, sebab selain dikonsumsi sebagai tomat segar dan bumbu masakan, tomat juga digunakan sebagai bahan baku industri olahan makanan seperti sari buah dan saus tomat. Potensi pasar buah tomat juga dapat dilihat dari harga yang terjangkau oleh semua lapisan masyarakat, sehingga membuka peluang lebih besar terhadap serapan pasar. Peningkatan jumlah penduduk, pendidikan, kesadaran gizi dan peningkatan pendapatan masyarakat juga akan meningkatkan kebutuhan buah tomat. Tomat sudah sejak lama dikenal dan dikonsumsi oleh masyarakat Indonesia, baik oleh masyarakat kelas menengah keatas ataupun masyarakat kelas menengah kebawah. Konsumen tomat dapat dibedakan menjadi konsumen rumah tangga, konsumen lembaga (restoran, hotel, rumah sakit) dan konsumen industri. Namaun saat ini konsumen rumah tangga adalah konsumen terbesar buah tomat. Bagian yang dikonsumsi adalah buahnya. Selain memiliki rasa yang enak, buah tomat juga merupakan sumber vitamin A dan C yang sangat baik. Tomat baik dalam bentuk segar maupun olahan, memiliki komposisi kandungan gizi yang baik dan cukup lengkap. Apabila dilihat dari rata-rata produksi, ternyata produksi tomat di Indonesia masih sangat rendah, yaitu 6.3 ton/ha jika dibandingkan dengan negara Taiwan, Saudi Arabia dan India yang berturut-turut 21 ton/ha, 13.4 ton/ha dan 9.5 ton/ha (kartapradja dan Djuariah, 1992). Dari data tersebut, terlihat bahwa tanaman tomat di Indonesia masih membutuhkan penanganan serius, terutama dalam peningkatan hasil dan kualitas buahnya. Rendahnya produksi tomat di Indonesia kemungkinan disebabkan oleh varietas yang ditanam tidak cocok, kultur teknis yang kurang baik atau pemberantasan hama dan penyakit yang kurang efisien. Sehingga agar Indonesia dapat bersaing di pasaran dunia, produsen tomat harus dapat menghasilkan tomat dengan kualitas tinggi. Salah satu cara agar kualitas tomat yang dihasilkan baik adalah dengan menanam varietas-varietas unggul dan penanganan pasca panen yang baik. Kebanyakan varietas tomat hanya cocok ditanam di dataran tinggi, tetapi oleh Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian telah dilepas tomat untuk dataran rendah, yaitu Ratna, Berlian, Mutiara serta beberapa varietas lainya (Purwati dan Asga, 1990). Akhir-akhir ini konsumsi tomat di negara-negara maju semakin meningkat dan sering diasosiasikan sebagai luxurious crop. Contohnya, di Israel buah tomat merupakan komoditas yang sangat penting bagi konsumen, sehingga seringkali digunakan sebagai acuan dalam menghitung indeks harga konsumen. Di negara-negara sedang berkembang tomat sudah mulai menjadi sayuran yang sangat penting, namun orientasi petani dalam mengusahakanya masih mengacu pada peningkatan produksi dibandingkan dengan peningkatan kualitas. Apabia berorientasi pada kualitas, maka efisiensi harus dilakukan disegala bidang terutama biaya yang harus dikeluarkan dalam budidaya tanaman dan salah satunya adalah pemberian nutrisi. Oleh karena itu penelitian mengenai pemanfaatan teknologi modern dalam pertanian harus segera dilakukan. Dari hasil penelitian sebelumnya Wibowo (2009), program real time dirancang keluaran program adalah hidup matinya pompa dalam selang waktu tertentu sedemikian sehingga sistem monitoring menjalankan aplikasi irigasi agar tiap tanaman mendapatkan jumlah nutrisi yang sama. Sebagai kontrol untuk membuat keputusan, digunakan sebuah tanaman yang mewakili suatu populasi dan diamati langsung oleh kamera CCD. Selanjutnya kondisi saat dilakukan monitoring dalam kondisi terang sebagai pencahayaan untuk menerangi objek, kemudian monitoring dilakukan pagi sampai sore hari agar terlihat berbagai bentuk respon tanaman terhadap perubahan kadar air yang menimbulkan respon kelayuan tanaman. 1

14 B. Rumusan Permasalahan Budidaya tanaman di bawah proteksi ataupun naungan berkembang relatif cepat di berbagai negara, sebagai akibat dari adanya peningkatan permintaan terhadap produk segar berkualitas tinggi. Perkembangan ini dipengaruhi banyak faktor, namun observasi lebih jauh menunjukkan bahwa perkembangan tersebut terutama didorong oleh introduksi teknologi plastik. Budidaya tanaman di rumah plastik pada saat ini mulai diposisikan sebagai sistem produksi utama sayuran segar. Berbagai perbaikan teknologi, terutama berkaitan dengan efisiensi penggunaan sumberdaya pada sistem budidaya ini telah banyak dilakukan. Disamping itu, penggunaan rumah palastik pada daerah tropis juga bertujuan untuk mempermudah dalam pengendalian parameter-parameter lingkungan yang mempengaruhi tanaman, sehingga kondisi lingkungan mikro tanaman dapat diatur sesuai kebutuhan tanaman. Dengan demikian, penggunaan rumah plastik pada daerah tropis akan mampu meningkatkan mutu dan produktivitas tanaman. Budidaya sayuran dalam rumah plastik di Indonesia telah menunjukkan perkembangan yang pesat, terutama di daerah dataran tinggi. Tetapi informasi mengenai sistem budidaya ini masih belum terdokumentasikan dengan baik dan kontrol pemberian nutrisi masih belum baik dan cenderung boros, hal ini dikarenakan belum adanya identifikasi kebutuhan dan kendala produksi sayuran di rumah plastik. Tanaman tomat adalah salah satu tanaman yang dapat dibudidayakan dalam bentuk pertanian presisi dengan kontrol di dalam greenhouse karena mampu dibudidayakan secara hidroponik. Penelitian yang berorientasi pada kebutuhan tanaman secara real time belum banyak dilakukan. Kenyataan bahwa kualitas buah tomat Indonesia masih rendah mutunya sangat menarik untuk dikaji lebih jauh. Pengkajian berupa bagaimana meningkatkan buah tomat dengan menggunakan varietas unggul hibrida serta kontrol pertumbuhan dan kebutuhan nurisinya secara real time. Dengan semakin berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi saat ini, maka perlu dikembangkan teknologi pertanian yang presisi dimana produksi tomat dapat dikontrol dan dimonitoring secara real time, sehingga output dari usaha tani mampu memenuhi persyaratan ekspor produk Indonesia ke negara-negara maju. C. Tujuan Penelitian ini bertujuan untuk : 1. Monitoring dan menentukan laju perkembangan tanaman tomat secara kuantitatif menggunakan pengolahan citra 2. Mengamati perkembangan tanaman tomat dengan fertigasi manual dan dikombinasikan dengan fertigasi otomatis menggunakan sistem yang telah dikembangkan D. Kegunaan Penelitian Dari penelitian ini diharapkan akan terbentuk suatu sistem integrasi dalam hal pemberian nutrisi atau fertigasi tanaman yang dilakukan secara otomatis dan real time. Artinya monitoring pertumbuhan tanaman dilakukan sepanjang hari, ketika diketahui adanya respon tanaman terhadap kebutuhan nutrisi yaitu kelayuan, maka sistem akan bekerja dengan memompa larutan nutrisi ke tanaman sesuai kebutuhan tanaman. Kebutuhan nutrisi tanaman tomat diperoleh dari literatur atau penelitian yang telah dilakuka sebelumnya. Pengambilan citra yang dilakukan setiap hari diharapkan dapat mendokumentasikan pertumbuhan tanaman untuk kemudian diolah menjadi data pertumbuhan tanaman tomat. Informasi dari hasil penelitian ini akan sangat berguna dikemudian hari untuk mengembangkan sistem pertanian monokultur yang dilakukan secara akurat. Hasilnya akan tercipta suatu sistem usaha tani di dalam rumah tanaman yang dapat mengefisienkan pemberian nurisi sesuai respon tanaman. Artinya di masa yang akan datang, petani dapat menghemat pemberian nutrisi sehingga biaya produksi tomat pun menurun. 2

15 II. TINJAUAN PUSTAKA A. Botani Tomat Kata tomat berasal dari bahasa Aztek, salah satu suku Indian yaitu xitomate atau xitotomate. Tanaman tomat berasal dari negara Peru dan Ekuador, kemudian menyebar ke seluruh Amerika, terutama ke wilayah yang beriklim tropik, sebagai gulma. Penyebaran tanaman tomat ini dilakukan oleh burung yang makan buah tomat dan kotoranya tersebar kemana-mana. Penyebaran tomat ke Asia dilakukan oleh orang Spanyol. Tomat ditanam di Indonesia setelah kedatangan Belanda. Dengan demikian, tanaman tomat sudah tersebar ke seluruh dunia, baik di daerah tropik ataupun subtropik. Menurut Sunarjono (1977), tomat komersial berdasarkan bentuk dan buahnya dibedakan atas beberapa tipe, yaitu berbuah buah bulat besar seperti apel (lycopersicum esculentum f. pyroforme); berbuah besar tidak teratur dan beralur yang dikenal tipe porselin (L. esculentum f. commune); berbuah lonjong seperti adpokat atau papaya yang dikenal tipe Roma atau tomat Gondol (L. esculentum f. validum); dan berbuah bulat kecil yang dikenal tipe ranggem atau ranti (L. esculentum f. pimpinellifolium). Tomat apel merupakan tomat yang paling banyak diperdagangkan di kota-kota besar. Tanaman tomat (Lycopersicum esculentum Mill) di Indonesia termasuk tanaman hortikultura yang banyak diusahakan oleh petani di pedesaan. Pada umunya tomat diperjualbelikan dalam keadaan segar. Masalah utama tomat setelah dipanen adalah keadaan teksturnya yang mudah rusak oleh pengaruh mekanis. Selain itu kandungan airnya tinggi, sehingga proses kerusakan tomat mudah terjadi pada suhu kamar karena adanya aktivitas enzim dan mikroorganisme. Menurut Salunke dan Desai (1984), perkiraan kehilangan paska panen tomat mencapai 20 sampai 50 persen. Budidaya tomat dapat dilakukan dari ketinggian 0 mdpl-1250 mdpl, dan tumbuh optimal di dataran tinggi >750 mdpl, sesuai dengan jenis dan varietas yang diusahakan dengan suhu siang hari 24 0 C dan malam hari 15 0 C-20 0 C. pada temperatur tinggi (diatas 32 0 C) warna buah tomt cenderung kuning, sedangkan pada temperatur yang tidak tetap (tidak stabil) warna buah tidak merata. Temperatur ideal antara 24 0 C-28 0 C, curah hujan antara 750 mm/tahun-125 mm/tahun, dengan irigasi yang baik kemasaman tanah sekitar tanaman tomat termasuk tanaman semusim yang berumur sekitar empat bulan (Susila, 2006). Tanggap tanaman tomat terhadap unsur hara akan berkurang apabila temperatur udara dan substrat tidak sesuai dengan temperatur normal yang diinginkan oleh tanaman. Temperatur yang rendah disekitar tanaman dibawah 13 0 C akan mengahambat penyerapan unsur hara. Temperatur yang optimal untuk tanaman tomat pada siang hari sekitar 20 0 C hingga 30 0 C dan pada malam hari 15 0 C hingga 20 0 C. temperatur yang terlalu tinggi akan menyebabkan banyak bunga yang rontok. Sedangkan di daerah perakaran tanaman, temperatur yang optimal sekitar 20 0 C hingga 25 0 C (Hidayat, 1997). Dalam penelitian ini akan digunakan varietas tomat hibrida, dimana secara umum klasifikasi tanaman tomat adalah sebagai berikut : Divisi Anak divisi Kelas Ordo Famili Genus Species : Spermatophyta : Angiospermae : Dicotyledonae : Solanales : Solanaceae : Lycopersicum : Lycopersicum esculentum Mill Dari sekian banyak varietas tomat yang ada, yang banyak ditanam petani di Indonesia adalah tomat varietas Arthaloka, ratna, berlian, precious 206, warani, kingkong dan intan. Untuk memenuhi kebutuhan tanaman tomat yang berkualitas, maka saat ini banyak dikembangkan teknik budidaya didalam rumah kaca atau rumah jaring untuk memudahkan pemeliharaan dan pengawasan terhadap tanaman. Bahkan beberapa jenis plastik khusus digunakan untuk menahan gelombang cahaya dengan panjang tertentu dan meneruskan panjang gelombang 3

16 yang lainya. Teknologi dan kontruksi rumah kaca telah sangat berkembang untuk memaksimalkan hasil dari budidaya tanaman (Willson dan Rajapakse, 2001). Data Pusat Statistik tahun 2006 (diakses pada tanggal 9 Maret 2010) menunjukkan bahwa luas pertanaman tomat adalah 2,147 ha dengan produktivitas rat-rata 6.3 ton/ha. data ini menurun jika dibandingkan dengan data tahun 2002 pada Tabel 1. Menurut data BPS tahun 2005, produksi tomat di Indonesia mencapai 647,020 ton dan mengalami penurunan sebesar 2.67% pada tahun 2006 menjadi sebesar 629,774 ton. Tabel 1. Produksi Tomat Menurut Provinsi Tahun Tahun Pertumbuhan No. Provinsi over 2005 (Ton) (Ton) (Ton) (Ton) (Ton) (Ton) (Ton) (%) 1 Nanggroe Aceh Darussalam 6,079 6,415 3,699 4,588 7,166 10,938 10, Sumatera Utara 125,305 26,670 27, ,352 89,670 86,829 88, Sumatera Barat 10,424 6,341 10,107 14,481 16,340 11,826 22, Riau Jambi 2,787 3,536 3,433 4,761 4,968 4,835 6, Sumatera Selatan 8,360 5,858 7,129 14,440 10,078 14,297 13, Bengkulu 19,838 9,413 27,486 17,029 17,115 18,488 21, Lampung 6,048 7,605 5,943 10,475 14,941 14,973 16, Bangka Belitung Kepulauan Riau DKI Jakarta Jawa Barat 291, , , , , , , Jawa Tengah 22,063 13,846 19,585 29,567 35,389 39,441 42, DI Yogyakarta ,837 1,317 1, Jawa Timur 30,121 30,410 47,152 54,092 54,819 44,768 51, Banten - 4,331 3,615 5,601 3,982 4,505 3, Bali 14,481 25,781 27,424 43,789 27,924 10,130 15, Nusa Tenggara Barat 827 8,467 3,524 3,036 9,908 10,499 9, Nusa Tenggara Timur 1,547 1,226 1,971 2,583 3,508 2,937 3, Kalimantan Barat 1,029 2,423 1,712 2,078 2,227 2,771 2, Kalimantan Tengah 1,312 1,635 1,629 1,170 1,363 1,940 1, Kalimantan Selatan 1, , ,025 2,334 2, Kalimantan Timur 6,463 5,974 4,351 4,012 14,761 11,634 14, Sulawesi Utara 6,511 16,520 13,785 19,911 30,312 33,476 22, Sulawesi Tengah 5, ,044 3,212 5,603 2,602 4, Sulawesi Selatan 28,948 21,991 27,174 16,211 16,214 16,119 15, Sulawesi Tenggara 2,661 15,020 9,046 1,287 5,089 3,895 5, Gorontalo ,994 3,107 3,331 2, Sulawesi Barat - - 2, Maluku 15 1, ,219 1, Maluku Utara ,443 6, Papua ,668 3,669 3,406 3, Papua Barat , Indonesia 593, , , , , , , Sumber : Badan Pusat Statistik dan Direktorat Jenderal Bina Produksi Hortikutura (2010) Menurut Purwati (1997), salah satu penyebab rendahnya produktivitas yang dicapai ditingkat petani disebabkan petani belum menggunakan kontrol yang disesuaikan sehingga tanaman dapat beradaptasi dengan baik terhadap keadaan lingkungan terutama iklim di daerah Bogor yang cukup berbeda. Kawasan dataran tinggi di Puncak-Ciawi memiliki perbedaan iklim bila dibandingkan dengan daerah dataran rendah sekita Dramaga. Selain itu, masalah yang menyebabkan rendahnya produktivitas adalah penggunaaan pupuk yang belum sesuai denga kebutuhan dan kebiasaan petani hanya menggunakan satu jenis pupuk saja yaitu pupuk urea dan diberikan tidak sesuai dengan kebutuhan tanaman. Penanggulangan hama dan penyakit juga belum efektif belum efektif dan belum ramah lingkungan, karena kebiasaan petani menggunakan pestisida secara berlebihan tanpa memperhatikan keseimbangan lingkungan. Untuk meningkatkan produksi tomat dalam bidang agronomi terdapat berbagai cara yang dapat dilakukan diantaranya melalui perbaikan teknologi budidaya seperti perbaikan varietas, pemupukan, pengendalian hama dan penyakit, serta perbaikan pasca panen. Kemampuan tomat untuk dapat menghasilkan buah sangat tergantung pada interaksi antara pertumbuhan tanaman dan kondisi lingkunganya. Faktor lain yang menyebabkan produksi tomat rendah adalah penggunaan pupuk yang belum optimal serta pola pola tanam yang belum tepat. Upaya untuk menanggulangi kendala tersebut 4

17 adalah dengan perbaikan teknik budidaya. Salah satu teknik budidaya tanaman yang diharapkan dapat meningkatkan hasil dan kualitas tomat adalah hidroponik (Agromedia, 2007). Pada penelitian ini akan digunakan benih varietas tomat hibrida dengan brand Menara dimana varietas ini adalah hibrida F1 dri NC 1Y x NC 2Y. keduanya adalah galur murni generasi F6. B. Greenhouse Greenhouse merupakan suatu bangunan yang memiliki struktur atap dan dinding yang bersifat tembus cahaya, memungkinkan cahaya yang dibutuhkan tanaman bisa masuk dan tanaman terhindar dari kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan antara lain curah hujan yang deras, tiupan angin yang kencang, atau keadaan suhu yang terlalu rendah atau terlalu tinggi, shingga dapat mengahambat pertumbuhan tanaman (Nelson, 1981) Budidaya tanaman dengan sistem hidroponik pada umunya dilakukan di dalam greenhouse. Istilah yang sering digunakan untuk terjemahan greenhouse adalah rumah kaca. Namun, hal ini tidak lagi sesuai karena sebagian besar greenhouse di Indonesia justru dibangun tidak lagi menggunakan kaca sebagai bahan penutup tetapi menggunakan plastik. Oleh karena itu, istilah rumah tanaman diperkenalkan sebagai terjemahan greenhouse (Suhardiyanto, 2009). Rumah tanaman di daerah tropis dan subtropis pada dasarnya terdapat perbedaan kontruksi. Hal ini didasarkan berdasarkan perbedaan fungsi dan tujuan dari greenhouse tersebut. Di daerah subtropis, rumah tanaman didesain kedap panas untuk mendapatkan panas sepanjang hari bahkan ditambahkan pemanas tambahan untuk meningkatkan stabilitas suhu rumah tananaman. Selain itu, greenhouse daerah subtropis juga dilengkapi dengan isolator dengan tujuan agar panas tidak terbuang, sehingga optimal digunakan pada musim semi, musim gugur dan musim dingin. Berbeda dengan Indonesia, umumnya rumah kaca didesain agar tanaman terlindung dari kondisi lingkungan luar yang buruk. Salah satu pertimbangan kontruksi rumah tanaman di Indonesia adalah kombinasi antara ventilasi dan proteksi air hujan yang harus sesuai. Kemudian bahan kontruksi dan jenis kontruksi harus kokoh menahan terpaan angin kencang, serta cukup terjangkau untuk dibangun. Jenis atap greenhouse ada bermacam-macam, salah satunya adalah kontruksi piggy back yang akan diaplikasikan pada penelitian ini. Dikawasan yang beriklim tropika basah, rumah tanaman berfungsi sebagai bangunan pelindung tanaman baik pada budidaya tanaman dengan media tanah maupun dengan sistem hidroponik. Untuk kawasan yang beriklim tropika basah seperti di Indonesia konsep rumah tanaman dengan umbrella effect dipandang lebih sesuai. Rumah tanaman lebih ditujukan untuk melindungi tanaman dari hujan, angin dan hama. Selain itu, rumah tanaman dibangun untuk mengurangi intensitas radiasi matahari yang berlebihan, mengurangi penguapan nair dari daun dan media, serta memudahkan perawatan tanaman (Suhardiyanto, 2009). C. Hidroponik dan Kebutuhan Unsur Hara Tanaman Tomat Menurut Lingga (1985), hidroponik atau istilah asingnya hydroponics, berasal dari bahasa latin. Kata hydro yang artinya air dan ponics berarti pengerjaan. Sehingga definisi hidroponik adalah pengerjaan atau pengelolaan air yang digunakan sebagai media tumbuh tanaman dan juga sebagai tempat akar tanaman mengambil unsur hara yang diperlukan, dimana budidaya tanaman dilakukan tanpa menggunakan tanah sebagai media tanamanya. Umumnya media tanam yang digunakan bersifat porous, seperti pasir, arang sekam, batu apung, kerikil, rockwool dan lain-lain. Prinsip dasar budidaya tanaman secara hidroponik adalah suatu upaya merekayasa alam dengan menciptakan dan mengatur suatu kondisi lingkungan yang ideal bagi perkembangan dan pertumbuhan tanaman sehingga ketergantungan tanaman terhadap alam dapat dikendalikan. Rekayasa faktor lingkungan yang paling menonjol pada hidroponik adalah dalam hal penyediaan nutrisi yang diperlukan tanaman, sehingga tanaman dapat tumbuh dengan baik dan normal (Astuti,2003) Menurut Redaksi Agromedia (2007), pada umumnya syarat pemilihan media tumbuh di dalam greenhouse harus bebas dari bibit penyakit, mudah dilalui air (porous), mampu menyerap dan menghantarkan air, tidak mudah busuk, tidak mempengaruhi ph, tidak mngandung racun, ringan, dan harganya murah. Dalam budidaya hidroponik, media tanam hanya berfungsi untuk pegangan akar dan perantara larutan nutrisi. 5

18 Pada penelitian ini, media tanam yang akan digunakan adalah arang sekam, yang sudah disterilkan, biodegradable, mudah didapatkan serta terjangkau dari sisi harganya. Arang sekam berasal dari hasil kulit padi pada sisa penggilingan yang sudah dibakar dan telah menjadi arang. Media ini memiliki kelemahan dari segi penggunaanya, yaitu penggunaanya hanya dapat digunakan dua kali saja dalam fungsinya sebagai media tanam. Hara untuk kebutuhan tanaman tomat yang akan digunakan pada teknik ini adalah dalam bentuk larutan hara dan mengandung hara esensial yang dibutuhkan oleh tanaman agar mencapai pertumbuhan normal. Larutan nutrisi ini dapat dipenuhi dengan meramu sendiri berbagai garam kimia, tetapi cara ini memerlukan keterampilan dan pengetahuan khusus. Cara inilah yang banyak digunakan di perusahaan-perusahaan besar, tetapi apabila digunakan ditingkat petani hal ini menjadi tidak efektif mengingat harga bahan-bahan kimia saat ini yang relatif mahal. Menurut Nutrika (1992), pencarian komposisi yang paling baik untuk tiap jenis tanaman khususnya tomat masih terus dilakukan, mengingat tiap jenis tanaman membutuhkan nutrisi dengan komposisi berbeda. Dengan mengunakan formula yang sesuai dengan kebutuhan nutrisi tanaman tomat, maka digunakan fertimix dengan komposisi pabrik seperti tabel 2, 3, 4 dan 5 sebagai berikut : Tabel 2. Kebutuhan unsur hara makro dan mikro pada tanaman tomat Unsur hara makro Unsur hara mikro Nutrien Kebutuhan (ppm) Nutrien Kebutuhan (ppm) Kalsium 8.85 Fe 2.14 Magnesium 2 B 1.2 Kalium Zn 0.6 Amonium Cu Nitrat Mn 0.18 Sulfat Mo Phosphat Sumber : Ari Wijayani dan Wahyu Widodo (2005) Tabel 3. Kebutuhan nutrisi tiap tahap pertumbuhan tanaman Umur Tanaman Kebutuhan Irigasi (ml/aplikasi/tanaman) 1-3 minggu minggu minggu minggu Sumber : Ari Wijayani dan Wahyu Widodo (2005) 6

19 Tabel 4. Komposisi nutrisi stok A dan B Komposisi nutrisi stok A Nutrien Formula Konsentrasi Konsentrasi ( gr/20 l ) ( gr/45 l ) Kalsium nitrat CaNo Besi ( Fe ) FeEDTA Komposisi nutrisi stok B Nutrien Formula Konsentrasi Konsentrasi ( gr/20 l ) ( gr/45 l ) Monopotasium KH 2 PO Phospat Potasium Nitrat KNO Magnesium Sulfat MgSO Mangan Sulfat MnSO Asam Borat H 3 SO Amonium Molibtate (NH 4 )MO 7 O Tembaga Sulfat CuSO Zinc Sulfat ZnSO Sumber : Ari Wijayani dan Wahyu Widodo (2005) Kekurangan salah satu unsur hara akan menyebabkan defisiensi pertumbuhan dimana ciri-cirinya dapat diuraikan sebagai berikut : 1. Kekurangan unsur Besi (Fe) Defisiensi zat besi sesungguhnya jarang sekali terjadi. Terjadinya gejala-gejala pada bagian tanaman terutama daun yang kemudian dinyatakan sebagai kekurangan tersedianya zat Fe (besi). Terjadi ketidakseimbangan antara zat Fe dengan zat kapur pada tanah yang berkelebihan kapur dan berkelenihan alkalis. Jadi masalah ini merupakan masalah pada daerah-daerah yang tanahnya banyak mengandung kapur. Gejala-gejala yang tampak pada daun muda, mula-mula secara setempat berwarna hijau pucat atau hijau kekuning-kuningan. Sedangkan tulang-tulang daun tetap berwarna hijau serta jarring-jaringanya tidak mati. Selanjutnya, pada tulang-tulang daun terjadi klorosis yang tadinya berwarna hijau berubah menjadi warna kuning dan ada pula yang menjadi putih. Gejala selanjutnya yang paling hebat terjadi pada musim kemarau, daun-daun muda banyak yang menjadi kering dan berjatuhan. 2. Kekurangan unsur Mangan (Mn) Gejala-gejala defisiensi Mn pada tanaman adalah hamper sama dengan sifat defisiensi Fe pada tanaman. Pada daun-daun muda diantara tulang-tulang daun secara setempat-setempat terjadi klorosis, dari warna hijau menjadi warna kuning yang selanjutnya menjadi putih. Akan tetapi tulang-tulang daunya tetap berwarna hijau, ada yang sampai ke bagian sisi-sisi dari tulang. Jaringanjaringan pada bagian daun yang klorosis mati sehingga praktis bagian-bagian tersebut mati dan mongering. Ada kalanya terus mengeriput dan ada pula yang jatuh sehingga daun tampak menggerigi. Defisiensi Mn berakibat pada pembentukan biji-bijian yang kurang baik. 3. Kekurangan Unsur Borium (B) Walaupun unsur borium sedikit saja diperlukan tanaman bagi pertumbuhanya, tetapi kalau unsur ini tidak tersedia bagi tanaman gejalanya cukup serius. Seperti yang terlihat pada bagian daun, terutama daun-daun yang masih muda terjadi klorosis dan sebagian pada permukaan daun bagian bawah yang sekanjutnya menjalar ke bagian tepi-tepinya sehingga jaringan-jaringan daun mati. Daun-daun baru yang masih kecil-kecil tidak dapat berkembang, sehingga pertumbuhan selanjutnya kerdil. Kuncup-kuncup yang mati berwarna hitam atau coklat. Selain itu juga terlihat pada bagian buah yang mengalami penggabusan. Pada tanaman yang menghasilkan umbi, umbi 7

20 mengecil dan terkadang penuh dengan lubang-lubang kecil berwarna hitam, demikian pula pada bagian akarnya. 4. Kekurangan unsur Tembaga (Cu) Defisiensi unsur tembaga akan meninbulkan gejala-gejala seperti yang terlihat pada bagian daun, terutama daun-daun yang masih muda yang tampak layu dan kemudian mati (die back). Sedangkan ranting-rantingnya berubah warna menjadi coklat dan akhirnya mati. Pada bagian buah, umumnya menjadi kecildan berwarna coklat serta pada bagian dalamnya sering terdapat jenis perekat (gum). Gejala-gejala ini seperti terdapat pada tanaman penghasil buah-buahan seperti tanaman jeruk. Apel, pir dan lain-lain. 5. Kekurangan unsur Seng atau Zinkum (Zn) Tidak tersedianya unsur Zn bagi pertumbuhan tanaman menyebabkan tanaman tersebut mengalami beberapa penyimpanan dalam pertumbuhanya. Penyimpanan ini menimbulkan gejalagejala yang dapat kita lihat pada bagian daun yang tua seperti bentuk yang lebih kecil dan sempit dari pada bentuk umumnya. Selain itu klorosis diantara tulang-tulang daun. 6. Kekurangan unsur Molibdenum (Mo) Molibdenum atau sering pula disebut molibdin tersedianya dalam tanah dalam bentuk MoS 2 dan sangat dipengaruhi oleh ph. Biasanya pada ph rendah ketersedianya bagi tanaman akan kurang. Defisiensi unsur ini menyebabkan beberapa gejala pada tanaman, antara lain pertumbuhanya tidak normal, terutama pada sayur-sayuran. Secara umum daunya mengalami perubahan warna, kadang-kadang mengalami pengkerutan terlebih dahulu sebelum mongering dan mati. Mati pucuk (die back ) bisa pula terjadi pada tanaman yang mengalami kekurangan unsur hara ini. 7. Kekurangan unsur Si, Cl dan Na Unsur Si atau silisium hanya diperlukan oleh tanaman serealia misalnya padi-padian. Akan tetapi, kekurangan unsur ini belum diketahui dengan jelas akibatnya bagi tanaman. Defisiensi unsur Cl atau klorida dapat menimbulkan gejala pertumbuhan daun yang kurang abnormal (terutama pada tanaman sayur-sayuran), daun tampak kurang sehat dan berwarna tembaga. Kadang-kadang pertumbuhan tanaman tomat, gandum dan kapas menunjukkan gejala seperti ini. Defisiensi unsur Na atau natrium bagi pertumbuhan tanaman yang baru diketahui pengaruhnya yaitu mengakibatkan resistensi tanaman akan merosot terutama pada musim kering. Tanpa unsur Na, tanaman dalam pertumbuhanya tidak dapat meningkatkan kandungan air. D. Drip Irrigation Technique ( DIT ) Teknik budidaya menggunakan fertigasi Drip Irrigation Technique atau irigasi tetes ini adalah cara yang paling umum digunakan di dalam greenhouse. Satu set sistem ini terdiri dari pipa PVC sebagai pipa utama, kemudian pipa cabang atau lateral dengan diameter 1 cm dari bahan PE (polyetilen ) berwarna hitam untuk mencegah tumbuhnya jamur dan lumut, selang penetes (drip tube) yang berukuran 5 mm, dan terakhir adalah emiter yaitu alat berupa regulating stick atau dripper yang berfungsi untuk menyumbat bagian ujung selang penetes. Cara kerjanya adalah air yang sudah dicampur nutrisi AB Mix dalam tangki dialirkan menuju screen filter untuk disaring. Lalu aliran pupuk akan menuju dripper untuk mengalirkan nutrisi ke tanaman. Tanaman ditanam dengan media substrat seperti arang sekam dan larutan nutrisi diteteskan di sekitar daerah perakaran. Beberapa kali dalam sehari dilakukan penyiraman tergantung dari kebutuhan tanaman yang berkorelasi positif terhadap umur dan besar tanaman selain jenis media dan faktor cuaca. Irigasi tetes memiliki beberapa kelebihan antara lain (Sapei, 2006) : 1. Meningkatkan nilai guna air Secara umum air yang diberikan pada irigasi tetes lebih sedikit dibandingkan dengan metode lainya. 2. Meningkatkan pertumbuhan tanaman dan hasil Fluktuasi kelembaban tanah yang tinggi dapat dihindari dengan irigasi tetes ini dan kelembaban tanah dipertahankan pada tingkat yang optimal bagi pertumbuhan tanaman. 3. Meningkatkan efisiensi dan efektifitas pemberian 8

21 Pemberian pupuk atau bahan kimia pada metode ini dicampur dengan air irigasi, sehingga pupuk atau bahan kimia yang digunakan menjadi lebih sedikit, frekuensi pemberian lebih tinggi dan distribusinya hanya sekitar daerah perakaran. 4. Menekan resiko penumpukan garam Pemberian air yang terus menerus akan melarutkan dan menjauhkan garam dari daerah perakaran. 5. Menekan pertumbuhan gulma Pemberian air pada irigasi tetes hanya terbatas di daerah sekitar tanaman, sehingga pertumbuhan gulma dapat ditekan. 6. Menghemat tenaga kerja Sistem irigasi tetes dapat dengan mudah dioperasikan secara otomatis, sehingga tenaga kerja yang diperlukan menjadi lebih sedikit. Penghematan tenaga kerja pada pekerjaan pemupukan, pemberantasan hama dan penyiangan juga dapat dikurangi. Pada irigasi tetes, tingkat kelembaban tanah pada tingkat yang optimum dapat dipertahankan. Sistem irigasi tetes sering didesain untuk dioperasikan secara harian, minimal 12 jam perhari. Kelemahan atau kekurangan dari metode irigasi tetes adalah sebagai berikut (Sapei, 2006): 1. Memerlukan perawatan yang intensif Penyumbatan pada penetes merupakan masalah yang terjadi pada irigasi tetes, karena akan mempengaruhi debit dan keseragaman pemberian air. Untuk itu diperlukan perawatan yang intensif dari jaringan tetes agar resiko penyumbatan dapat diperkecil. 2. Penumpukan garam Bila air yang digunakan mengandung garam yang tinggi dan pada daerah yang kering, resiko penumpukan garam menjadi tinggi. 3. Membatasi pertumbuhan tanaman Pemberian air yang terbatas pada irigasi tetes menimbulkan resiko kekurangan air bila perhitungan kebutuhan air kurang cermat. 4. Keterbatasan biaya dan teknik Sistem irigasi tetes memerlukan investasi yang tinggi dalam pembangunanya. Selain itu, diperlukan teknik yang tinggi untuk merancang, mengoperasikan dan memeliharanya. Beberapa kendala berhubungan dengan faktor lingkungan serta hama dan penyakit tanaman yang menyerang pada sistem drip irrigation technique. Hal ini sangat mengganggu karena mengurangi kemampuan tanaman dalam menyerap unsur hara yang telah diberikan melalui emitter. Dalam prosesnya, serangan terjadi relatif cepat. Upaya penanggulangan hanya berupa usaha preventif dengan bahan kimia sesuai dosis anjuran. Walaupun belum ada data secra rinci dan lengkap mengenai kehilangan hasil tomat akibat serangan hama dan penyakit. Tetapi kehilangan hasil tersebut ternyata cukup besar. Keadaan tersebut mendorong para petani tomat melakukan upaya pengendalian secara preventif dengan menggunakan pestisida secara intensif. Hasil penelitian Gunawan (1997) menunjukkan, bahwa petani tomat di Lembang dan pengalengan melakukan aplikasi penyemprotan pestisida sebanyak kali per musim tanam, dengan konsentrasi di atas anjuran. Hal tersebut disebabkan karena menurut petani kegagalan panen yang diakibatkan serangan hama dan penyakit mempunyai probabilitas yang cukup tinggi. E. Proses Pelayuan Pada Tanaman dan Cara Mencegahnya Kebutuhan nutrisi serta pada pertumbuhan tanaman akan berkorelasi positif terhadap proses kelayuan pada tanaman. Dengan cukupnya ketersediaan air dalam media tanam akan memelihara tekanan tugor yang menyebabkan daun tumbuh tegak atau tidak layu. Kebutuhan air tanaman tiap harinya bergantung pada tingkat evaporasi dan transpirasi dari tanaman itu sendiri. Pada dasarnya evaporasi ditentukan oleh besarnya radiasi matahari yang sampai pada permukaan tanah yang menuapkan air yang disimpan dalam media tanam. Proses ini akan terus berkurang seiring dengan tahap pertumbuhan tanaman dimana daun yang melebar akan membentuk kanopi yang mengurangi radiasi yang sampai di permukaan tanah. Oleh karena itu, saat tanaman tumbuh besar, transpirasi dari tanaman yang lebih berpengaruh. Dengan adanya gejala evaporasi dan transpirasi ini maka pemberian nutrisi harus dilakukan untuk menjaga keseimbangan neraca air dalam media tanam. Laju evapotranspirasi ini dilambangkan dengan satuan millimeter (mm) persatuan waktu. Satuan waktu dapat berupa jam, hari, bulan, atau periode pertumbuhan tanaman dalam setahun. Kebutuhan 9

22 air tanaman harus memenuhi keseimbangan evapotranspirasi tanaman yaitu sebesar mm perhari atau ekuivalen dengan ml per tanaman per hari. Dengan demikian, pemberian air dan nutrisi yang berlebih akan menyebabkan terjadinya penguapan dan pemborosan. 1. Layu Bakteri Penyebabnya adalah Bakteri (Ralstonia sol anacearum) dan gejala yang ditemukan selama penelitian berlangsung antara lain : Daun layu didertai dengan warna menguning. Diawali dari salah satu pucuk daun atau cabang tanaman. Umumnya terjadi pada tanaman berumur sekitar enam minggu. Gejala lanjur berupa daun layu secara menyeluruh dan berwarna coklat diikuti dengan matinya tanaman. Bila batang tanaman terserang, bila dipotong akan tampak garis vaskuler berwarna gelap. Saat potongan batang tersebut dimasukkan ke dalam air bening, akan keluar eksudat berupa lender berwarna putih keabu-abuan. Pada fase serangan ringan keadaan tersebut tidak tampak. Eksudat dapat ditemukan pada akar ditandai dengan menempelnya tanah pada bagian akar tersebut. Kondisi yang menguntungkan bagi perkembanganpatogen adalah suhu 27 0 C, cuaca kering dan curah hujan yang banyak. Pengamatan dilakukan pada 5 % tanaman. Jika pada tanaman terdapat gejala serangan, pengendalian dapat dilakukan dengan biologis yaitu memanfaatkan musuh alami pathogen antagonis, seperti Pseudomonas flurescens yang diaplikasikan pada permukaan bedengan secara merata setelah tanaman berumur 15 hari setelah tanam. Atau dengan memanfaatkan tanaman biopestisida selektif. Pada penelitian ini dilakukan pengendalian dengan cara kimia yaitu dengan member perlakuan benih sebelum ditanam dengan bakterisida selektif dan efektif. Apabila cara penegendalian lainya tidak mampu menekan serangan layu bakteri sampai mencapai 5 %, aplikasi bakterisida selektif dan efektif dilakuakn sesuai dosis/konsentrasi yang direkomendasi. 2. Layu Fusarium Penyebabnya adalah cendawan (Fusarium solani) dan gejala yang ditemukan selama penelitian berlangsung antara lain : Daun tampak layu dimulai dari daun bawah berkembang ke daun atas. Kemudian menguning dan akhirnya mongering kecuali pucuk yang tetap berwarna hijau dan pertumbuhan tanaman tidak normal. Batang tanaman yang terserang bila dipotong akan tampak kambiumnya berwarna coklat. Warna coklat serupa kadang dijumpai juga pada pembuluh tangkai daun. Pada tanah basah atau dingin, batang di bawah permukaan tanah menjadi busuk, tanaman layu dan mati. Pengendalian dilakukan dengan cara biologis antara lain dengan memanfaatkan musuh alami patogen antagonis, seperti Trichoderma sp atau memanfaatkan aneka tanaman biopestisida selektif. Dalam penelitian ini dilakukan dengan cara kimia yaitu dengan member perlakuan benih sebelum ditanam dengan fungisida selektif dan efektif. Apabila cara pengendalian lainya tidak mampu menekan serangan layu fusarium sampai mencapai 5 %, aplikasi fungisida selektif dan efektif dilakukan sesuai dengan dosis/konsentrasi yang direkomendasi. 3. Ulat Grayak (Spodoptera litura F) Gejala yang timbul dari serangan ulat grayak dimana hama ini menyerang epidermis yaitu dengan meninggalkan bagian atas daun hingga berupa bercak-bercak putih transparan. Serangan larva dewasa menyebabkan daun sampai berlubang, bahkan sampai tulang daun. Pengendalian dapat dilakukan dengan cara biologis yaitu dengan cara memanfaatkan musuh alami parasitoid, seperti Telenomus spodopterae Dodd (Sceliomidae ) dan Peribaea sp (Tachinidae ). Atau dapat pula dengan memanfaatkan aneka tanaman biopestisida selektif. Aplikasi insektisida secara efektif sesuai konsentrasi yang direkomendasikan. 10

23 4. Kutu Daun Myzus periceae (Sulz) Secara umum, hama kutu daun berbentuk nimfa dan imago dan hidup bergerombol, pada permukaan bawah daun atau pada pucuk tanaman tomat. Bentuknya ada yang tidak bersayap. Warnanya umumnya hijau atau hijau kehitaman, kadang-kadang coklat. Hama terkadang memiliki populasi tinggi, tetapi biasanya dapat dikendalikan oleh musuh alaminya. Hama ini dapat menjadi vektor penyakit virus tanaman. Musuh alami hama ini adalah kumbang predator (Coccinelidae), lalat predator (Syrphidae, Chamaemyudae). F. Citra Digital Image Processing adalah proses untuk mengamati dan menganalisa suatu objek tanpa berhubungan langsung dengan objek yang diamati. Proses dan analisanya melibatkan persepsi visual dengan data masukan maupun data keluaran yang diperoleh berupa citra dari objek yang diamati. Teknik-teknik image processing meliputi penajaman citra, penonjolan fitur tertentu dari suatu citra, kompresi citra dan korelasi citra yang tidak fokus atau kabur (Ahmad, 2005). Citra sebagai keluaran suatu sistem perekaman data dapat bersifat optik berupa foto, bersifat analog berupa sinyal-sinyal video seperti gambar pada monitor televisi, atau bersifat digital yang dapat langsung disimpan pada suatu pita magnetik. Menurut presisi yang digunakan untuk menyatakan titik-titik koordinat pada domain spasial atau bidang dan untuk menyatakan nilai keabuan atau warna suatu citra, maka secara teoritis citra dapat dikelompokkan menjadi empat citra, yaitu citra kontinu-kontinu, kontinu-diskrit, diskrit-kontinu, dan diskrit-diskrit; dimana label pertama menyatakan presisi dari titik-titik koordinat pada bidang citra sedangkan label kedua menyatakan presisi nilai keabuan atau warna. Kontinu dinyatakan dengan presisi angka tak terhingga, sedangkan diskrit dinyatakan dengan presisi angka terhingga (Murni, 1992). Citra digital dapat didefinisikan sebagai fungsi dua variabel, f(x,y), dimana x dan y adalah koordinat spasial dan nilai f(x,y) adalah intensitas citra pada koordinat tersebut. Teknologi dasar untuk menciptakan dan menampilkan warna pada citra digital berdasarkan pada penelitian bahwa sebuah warna merupakan kombinasi dari tiga warna dasar, yaitu merah, hijau, dan biru (Red, Green, Blue - RGB). Menurut Murni (1992), citra monokrom atau citra hitam putih merupakan citra satu kanal, dimana citra f(x,y) merupakan fungsi tingkat keabuan dari hitam ke putih; x menyatakan variable baris atau garis jelajah dan y menyatakan variable kolom atau posisi piksel di garis jelajah. Sebaliknya citra warna dikenal juga dengan citra multi-spektral, dimana warna citra biasanya dinyatakan dalam tiga komponen warna; merah hijau dan biru (RGB); citra berwarna {f merah (x,y), f hijau (x, y), f biru (x, y)} merupakan fungsi harga vector tingkat keabuan merah, hijau, dan biru. Menurut Ahmad (2005), piksel (0,0) terletak pada sudut kiri atas pada citra, indeks x bergerak ke kanan dan indeks y bergerak ke bawah. Konvensi ini dipakai merujuk pada cara penulisan larik yang digunakan dalam pemrograman komputer. Pada proses pengambilan citra yang melakukan penjelajahan citra sehingga membentuk suatu matriks dimana elemen-elemenya menyatakan nilai intensitas cahaya pada suatu himpunan diskrit dari titik. Ada beberapa perangkat keras yang diperlukan terutama untuk melakukan proses digitasi, bukan untuk melakukan pengolahan citra. Perangkat keras pertama adalah sensor citra (image sensor), untuk menangkap pantulan cahaya oleh obyek yang kemudian dalam bentuk nilai intensitas di memori komputer. Banyak macam dari sensor citra ini yang digunakan untuk menangkap citra seperti yang kita lihat pada TV yaitu vidicon tube, image orthicon tube, image dissector tube dan solidstate image sensor. Saat ini solidstate image sensor banyak digunakan karena mempunyai banyak kelebihan seperti konsumsi daya listrik yang kecil, ukuranya kecil dan kompak, tahan guncangan dan sebagainya. Ini sangat diperlukan bila diintegrasikan kedalam suatu mesin atau sistem robotik agar bentuknya kompak dan padat. Solidstate image sensor punya sebuah larik elemen fotoelectric yang dapat membangkitkan tegangan listrik dari photon ketika menerima sejumlah energy cahaya. Sensor jenis ini dapat diklasifikasikan berdasarkan caranya melakukan scanning, yang umumnya dibedakan menjadi dua yaitu chargecoupled device (CCD) dan complementary metal-oxide semi-conductor (CMOS). Jenis CCD memiliki kelebihan pada resolusi yang tinggi dan kompensasi dari ketersediaan cahaya yang lemah, sedangkan jenis CMOS mempunyai kelebihan pada bentuk yang kecil dan ringan dengan tetap memberikan hasil citra yang tajam. Tetapi seiring kemajuan teknologi, batas antara kedua macam sensor ini akan semakin kabur kecuali bila kita memerlukan sensor dengan karakteristik ekstrim dari kedua macam sensor yang sudah dijelaskan. Sebuah kamera warna mempunyai tiga sensor citra masing-masing untuk warna hitam, hijau dan warna biru, atau mempunyai satu sensor yang 11

24 dilengkapi dengan filter RGB. Untuk pengoperasian diluar ruangan dimana tingkat pencahayaan sangat bervariasi dan tergantung pada keadaan lingkungan, sebuah kontrol otomatis untuk diafragma pembukaan lensa mungkin menjadi satu kelengkapan yang diperlukan, agar citra yang dihasilkan tidak terlalu tinggi variasinya bila terjadi perubahan tingkat pencahayaan. Sinyal yang dihasilkan kamera TV adalah sebuah sinyal citra yang dapat digambarkan sebagai sinyal analog dari bentuk gelombang listrik, yang tidak dapat langsung dipetakan ke dalam memori komputer untuk membentuk suatu citra. Sinyal analog ini kemudian dikonversi menjadi sinyal digital oleh ADC. Karena konversi ini, bentuk sinyal analog yang kontinyu berubah menjadi sinyal digital yang diskret atau putus-putus. Selanjutnya sinyal digital keluaran ADC ditransmisikan kepada memori komputer melalui konektivitas fireware untuk membentuk citra digital. Rangkaian perangkat keras yang dilengkapi dengan ADC dan memori citra ini disebut penangkap bingkai citra (image frame grabber). 12

25 III. METODOLOGI A. Tempat dan Waktu Pelaksanaan Kegiatan penelitian ini dilaksanakan selama tiga bulan terhitung dari minggu pertama April 2010 sampai minggu kedua juni 2010 di Laboratorium Teknik Pengolahan Pangan dan Hasil Pertanian (TPPHP), Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Percobaan dan perancangan sistem kontrol dan monitoring dilakukan di rumah kaca yang terdapat di Laboratorium Lapangan Departemen Teknik Pertanian IPB. B. Bahan dan Peralatan Bahan untuk penelitian ini adalah tanaman tomat hibrida varietas Menara, media tanam arang sekam yang sudah di sterilkan, polibag, dan unsur hara atau nutrisi AB Mix yang dikhususkan untuk pertumbuhan tanaman tomat. Tripod yang digunakan untuk membangun dudukan kamera CCD dalam sistem penangkap citra digital. Selain itu diperlukan juga sistem drip irrigation yang sudah terpasang di rumah kaca Laboratorium Lapangan Teknik Pertanian di Lewikopo. Peralatan yang digunakan adalah satu unit rumah kaca, kamera CCD, satu set komputer dengan bingkai penangkap citra (image frame grabber), dan sebuah program pengolahan citra, serta kartu interfacing rangkaian relay untuk menghubungkan sistem irigasi pompa dengan komputer pengendali. C. Metodologi Dalam penelitian ini ada serangkaian tahapan yang dilalui sebelum dilakukan pengolahan citra untuk mengamati pertumbuhan tanaman tomat. Tahapan ini berupa kegiatan penumbuhan bibit tomat sampai tahap pindah tanam ke polibag. Dari kegiatan pra penelitian ini nantinya akan berpengaruh pada hasil penelitian, sebab pertumbuhan optimum tanaman tomat dimulai dari kualitas benih dan bibit yang bagus pula. Setelah tanaman tumbuh normal di polibag, maka dilakukan pengambilan citra secara manual dan otomatis seperti yang dijelaskan pada Gambar 1. Dari kegiatan ini dapat kita diketahui bahwa penelitian mengenai pertumbuhan dan kebutuhan nutrisi tanaman tomat menggunakan objek berupa sekelompok tanaman tomat. Tanaman-tanaman tomat diamati pertumbuhanya setiap hari dengan satu tanaman digunakan sebagai sampel contoh. Tanaman sampel contoh digunakan dalam menganalisis kebutuhan nutrisi berdasarkan respon tanaman terhadap faktor pertumbuhan, yang dalam hal ini adalah air dan nutrisi. Sampel Tanaman Kamera CCD Via Firewire Program Pengolah Citra Digital Pompa Fertigasi Output Program Analisis Disimpan dalam format bitmap (.bmp) dan text file (.txt) Gambar 1. Diagram fertigasi otomatis berdasarkan analisis citra digital 13

26 Adapun proses pra pengamatan dapat dijelaskan melalui beberapa tahapan berikut : 1. Persiapan Awal Untuk media semai yang digunakan adalah arang sekam. Setelah dikeluarkan dari karung, maka arang sekam dipindahkan ke dalam pot tray dengan diameter kurang lebih 10 cm. tahap selanjutnya adalah sterilisasi media semai. Sterilisasi media semai dilakukan dengan menggunakan uap panas dari air yang mendidih, yang dialirkan ke lemari sterilisasi atau pipa yang berlubanglubang. Setelah mencapai suhu 80 0 C, waktu sterilisasi ditambah dua jam lagi dan biasanya agar media tanam mencapai suhu 80 0 C dibutuhkan waktu empat jam, sehingga total waktu sterilisasi adalah enam jam. Lama waktu sterilisasi tergantung dari keadaan cuaca saat berlangsungnya kegiatan tersebut. Setelah media semai selesai disterilkan maka biarkan sampai dingin. 2. Persemaian Pelaksanaan penelitian ini dimulai dari proses persemaian benih. Benih dikembangkan di dalam sebuah tampah dan benih dipindah tanamkan kedalam polybag pada umur 19 hari. Tujuanya agar tanaman mempunyai akar yang kuat sehingga dapat menopang dirinya dengan baik saat telah berada di polybag. Wadah semai yang digunakan biasanya adalah pot-pot kecil, wadah plastik (tray), atau disebarkan di lahan dengan kontrol tertentu. Pada penelitian ini digunakan wadah khusus yaitu tampah. Wadah ini digunakan pada awal menyemai saja, setelah benih berkecambah (berumur tiga minggu) maka semaian dipindah ke wadah polibag ukuran 30 cm x 30 cm. sebelum kegiatan semai dimulai, terlebih dahulu media sekam dijenuhkan dengan menyiram air secukupnya kedalam media tanam. Jumlah benih yang disemai adalah 200 benih. Benih diambil dengan menggunakan pinset, lalu ditanam sedikit di bawah permukaan supaya kecambah muncul akan relatif mudah untuk dipindahkan. Selanjutnya tray ditutup dengan kertas agar terjaga kelembabanya. Pemeliharaan yang dilakukan sebelum benih berkecambah hanya disiram air saja, tidak ditambahkan hara karena cadangan makanan benih dianggap cukup untuk masa pertumbuhanya. Selain itu, penempatan benih di dalam rumah kaca harus terkena sinar matahari dan naungan segera dibuka setelah benih sudah berkecambah. Apabila terlambat akan menyebabkan benih tidak tumbuh secara proporsional. Dalam arti kata batang akan tumbuh panjang tapi terlalu kurus karena kekurangan sinar matahari. Keterlambatan penyinaran akan menyebabkan tanaman mengalami kemunduran daya tahan tumbuh. Karena dengan batang yang terlalu panjang akan menyebabkan akar tidak dapat menyangga dengan baik. Ada baiknya tanaman pada periode ini dijemur pada pagi hari sekitar pukul WIB sampai WIB, lalu dimasukkan ke tempat terlindung setelah pukul WIB sehingga benih akan tumbuh segar dan proporsional. Gambar 2. Proses penyemaian benih ke dalam tampah 14

27 3. Pembibitan Pada budidaya dengan menggunakan polibag, maka benih cukup dibesarkan dalm tray saja agar dapat mengefisiensikan biaya produksi. Setelah tiga minggu saat benih sudah kuat menopang dirinya sendiri, maka siap dipindahkan ke polibag ukuran 30 cm x 30 cm. umunya benih yang sudah siap dipindahkan memiliki jumlah daun lebih dari enam helai dengan catatan, benih yang baik adalah proporsional tinggi dan diameternya. Jumlah benih yang dipindahkan kedalam polibag adalah 100 benih. Gambar 3. Pemeliharaan bibit tanaman tomat 4. Persiapan Greenhouse Sebelum greenhouse digunakan sebagai tempat budidaya, terlebih dahulu disterilkan, terutama dari vektor-vektor pembawa penyakit dan hama tanaman. Sebelum dibersihkan, pastikan plastik yang menutupi greenhouse tidak berlubang atau koyak supaya dapat meminimalkan masuknya hama tanaman. Akar kondisi tetap steril, maka harus menggunakan sarung tangan, masker dan baju panjang. Terlebih dahulu greenhouse disapu dan dipel, selanjutnya disemprot menggunakan air hangat untuk membilas kotoran-kotoran yang masih ada lalu disemprotkan cairan disinfektan selama tiga hari berturut-turut untuk memastikan kebersihan ruangan dari kontaminan. Upaya ini harus dilakuakn minimal dua minggu sebelum pindah tanam sekaligus menunggu benih cukup umur untuk dipindahkan. Penyemprotan dengan larutan lysol dilakukan sekitar 15 cm diatas permukaan lantai tanaman agar larutan dari knapsack sprayer dapat tersebar merata. Langkah selanjutnya adalah pembersihan pipa-pipa irigasi tetes agar tidak terjadi penyumbatan akibat pengendapan. Caranya dengan mengalirkan deterjen ke dalam pipa dan dibilas dengan air bersih. Sterilisasi pipa dapat dilakukan dengan mengalirkan asam nitrat konsentrasi 31 liter asam nitrat per 97 liter air, lalu dibiarkan didalam pipa selama tiga jam. Kemudian alirkan larutan keluar pipa dan bilas dengan air bersih. Larutan asam nitrat ini mampu membersihkan endapan-endapan garam mineral dalam pipa lateral, manifold dan emiter sehingga distribusi hara akan lancar. Setelah itu, dilakukan kalibrasi emiter untuk memperoleh waktu yang tepat dalam mengalirkan sejumlah tertentu larutan nutrisi ke polibag. Hal ini penting dilakukan agar tidak terjadi pemborosan nutrisi. Salah satu yang penting adalah pengecekan terhadap sambungan pipa-pipa agar tidak terjadi kebocoran, selain tekanan aliran berkurang, kerja pompa semakin berat juga menyebabkan nutrisi yang harganya relatif mahal akan terbuang percuma, akibatnya efisiensi biaya tidak dapat dilakukan. Untuk itu tahapan ini haruslah dikerjakan secara teliti dan menyeluruh. 15

28 Gambar 4. Persiapan Greenhouse 5. Persiapan dan Peletakkan Media Tanam Arang sekam dan polibag dipersiapkan, pengisian media dilakukan di dalam greenhouse agar terjaga kebersihanya. Selain kebersihan media tanam, operator harus dalam keadaan steril. Jangan sampai hama tanaman yang ada di tapak kaki atau sol sepatu ikut mengkontaminasi rumah kaca. Polibag yang digunakan adalah ukuran 30 cm x 30 cm dan polibag ini dapat digunakan berulang kali selama tidak rusak. Polibag diatur jaraknya sejauh 60 cm per unit. Selanjutnya dripper stick ditancapkan ke dalam media tanam. Sebelum benih ditanam, maka media tanam disiram dengan hara AB Mix dengan nilai EC 2.5 dan dibiarkan selama 12 jam. Untuk polibag biasanya disiram 1.5 liter-2.0 liter, selain itu juga diberi furadan tiga gram perpolibag. Selanjutnya dripper stick diarahkan dengan ditusuk dari jarak sekitar 3 cm-5 cm langsung ke daerah perakaran. Gambar 5. Persiapan media tanam 6. Pemeliharaan Pemeliharaan tanaman dilakukan setiap hari dengan menyiram air ke polibag tanaman. Setelah tanaman mulai tumbuh besar sehingga tidak sanggup menopang dirinya sendiri, maka dilakukan pengajiran. Pengajiran dilakukan untuk menopang tanaman dengan tali rami agar tanaman dapat berdiri tegak sesuai jalur polibag. Tali rami digunakan karena sifatnya yang mudah kering, sehingga kemungkinan pembusukan batang dapat dihindari. Setelah tanaman mulai membentuk banyak cabang baru, maka dilakukan pembuangan tunas-tunas yang tidak berguna atau pewiwilan, kegiatan ini dilakukan dua hari sekali. Untuk membantu penyerbukan tanaman, tanaman tomat digoyanggoyang. Kegiatan ini dilakukan dua kali seminggu sejak bunga mekar. Kegiatan tadi dilakukan disamping pemberian hara yang dikontrol berbasis monitoring dengan kamera CCD. Selain itu dilakukan juga pengendalian hama dan penyakit dimana dosis perawatan disesuaikan dengan literatur yang tersedia. 16

29 7. Pengambilan dan Pengolahan Citra Digital Pengambilan citra tanaman tomat menggunakan kamera digital dilakukan pada setiap tanaman tomat untuk mengamati pertumbuhan tomat yang dilakukan secara manual, yakni dari samping dan dari atas. Pengambilan gambar dilakukan setiap 2 hari dimana jarak pengambilan gambar dari samping adalah 20 cm, 25 cm, 30 cm, 35 cm, 40 cm, 50 cm, 60 cm, 75 cm, 85 cm, 95 cm, 100 cm, 105 cm, 110 cm, 130 cm, 140 cm, 145 cm, 150 cm, 155 cm, 170 cm dan 180 cm. Sedangakan jarak pengambilan dari atas adalah 20 cm, 25 cm, 30 cm, 35 cm, 40 cm, 50 cm, 60 cm, 75 cm, 85 cm, 95 cm, 105 cm, 110 cm, 125 cm, 135 cm, 145 cm, 155 cm, 165 cm, 170 cm, 175 cm, 190 cm dan 195 cm. Tujuanya agar ketika tanaman tumbuh besar, semua bagian tanaman dapat terekam di kamera digital. Sebelum dilakukan pengambilan gambar, bentangkan kain hitam yang digunakan sebagai latar belakang untuk tanaman. Setelah itu pengambilan citra pun segera dilakukan. Tujuan pembentangan kain hitam ini adalah untuk memudahkan pengambilan citra biner atau dengan kata lain, pada program yang akan dibuat akan dilakukan penghapusan warna hitam untuk pengambilan citra dari atas, sehingga citra yang terekam adalah murni citra tanaman tomat. Dari hasil pengambilan citra tanaman, maka akan dilakukan analisis sehingga diperoleh ukuran area tanaman, tinggi dan lebarnya dalam ukuran piksel dari setiap tanaman. Pengambilan citra tanaman dari samping adalah bertujuan untuk menganalisa perkembangan tinggi dan lebarnya, sedangkan pengambilan citra dari atas adalah bertujuan untuk menganalisa perkembangan area setiap tanaman tomat. Gambar hasil pengolahan disimpan dalam format bitmap agar dapat dilihat dalam ukuran sebenarnya atau tidak dikompres. Setelah dilakukan perhitungan, maka dilakukan kalibrasi terhadap jarak-jarak yang sudah ditentukan tadi, tujuanya agar dapat output program komputer yang menganalisis ukuran tanaman sehingga dapat memberikan hasil yang baik. Kalibrasi data dilakukan melalui beberapa prosedur, diantaranya: Kertas dengan warna hijau berukuran 8.6 cm x 10.2 cm dan dengan menggunakan latar belakang warna hitam, difoto dengan jarak sesuai pengambilan data citra tanaman tomat di lapangan. Hasil foto kertas dianalisis menggunakan program pengolahan citra tanaman tomat untuk mendapatkan data area, tinggi dan lebarnya (dalam satuan piksel). Data disimpan dalam bentuk format text file (.txt) Data hasil analisis kertas inilah yang digunakan sebagai faktor kalibrasi terhadap jarak-jarak tertentu pengambilan data citra di lapangan. 8. Monitoring Berbasis Kamera CCD Untuk mengoptimalkan pertumbuhan tanaman tomat, maka pemberian air dan unsur hara harus dikontrol sesuai dengan kebutuhanya. Pada penelitian ini, pemberian air dan unsur hara terhadap tanaman tomat selama pertumbuhan dikontrol berdasarkan pendekatan citra tanaman yang diperoleh dan selanjutnya diproses dengan program pengolahan citra yang telah dibuat. Hasil dari program ini adalah parameter keadaan tanaman (sifat elektro-optik) yaitu warna rata-rata RGB, tinggi, lebar, luas dan parameter citra. Dalam merancang sistem monitoring keadaan tanaman secara real time berkala, maka citra tanaman diambil secara berkala pula terhadap satu tanaman yang dianggap mewakili populasi tanaman tomat dalam greenhouse. Untuk itu dibuat sistem penangkap citra yang terdiri dari kamera CCD dan komputer yang dilengkapi dengan kartu penangkap citra. Setelah sistem penangkap citra dibangun, maka selanjutnya adalah membangun program komputer untuk mengendalikan sistem. Program ini bertanggung jawab dalam pengambilan dan pengolahan citra yang akan dibangun. Program akan mengatur pergerakan kamera CCD, lalu menangkap citra tanaman tomat dan mengolahnya. Hasil pengolahan citra tanaman akan diinterpretasikan sesuai respon tanaman terhadap lingkunganya, lalu output dari program adalah perlunya menjalankan pompa irigasi atau tidak. Pengambilan citra ini dilakukan secara terus menerus sejak tanaman memasuki fase generatif dari pagi hingga sore hari. Saat program sudah berjalan maka kamera CCD akan menangkap citra tanaman dan mengolahnya di computer, dimana pengambilan citra dilakukan setiap 30 menit. Hasilnya berupa informasi kebutuhan air saat itu. Dengan debit pompa yang sudah diketahui, maka jumlah air irigasi yang dialirkan akan sebanding dengan lamanya waktu untuk mengaktifkan pompa. Secara keseluruhan, komputer sebagai pusat pengolah citra dan pusat dari peralatan yang terhubung dengan dikendalikan oleh sebuah program yang akan dibangun, kamera CCD digunakan untuk menangkap citra, pompa dan saluran irigasi yang berfungsi mengalirkan air irigasi dari tangki penampung ke setiap tanaman berdasarkan perintah yang diberikan oleh program komputer. Gambar 6 di bawah ini memperlihatkan skema sistem irigasi otomatis berdasarkan 17

30 respon tanaman tomat yang ditangkap oleh kamera CCD. Pada saat monitoring, kamera diletakkan sejajar dengan tanaman untuk menangkap citra tanaman tomat. Sedangkan selang waktu pemberian air, jumlah pemberian pupuk dan air juga diatur menggunakan program. Aplikasi nutrisi pada tanaman tomat bergantung pada umur tanaman, sehingga tiap perkembangan tanaman, program harus disusun untuk menyesuaikan waktu nyala pompa. Gambar 6. Skema fertigasi otomatis berdasarkan citra kamera CCD Selain dilakukan proses monitoring real time dan analisis perkembangan tanaman tomat menggunakan program pengolahahan citra, pada penelitian ini juga dilakukan proses perbandingan penggunaan nutrisi antara saat masa pertumbuhan dengan irigasi terjadwal menggunakan Timer, dan saat masa perkembangan menggunakan penyiraman otomatis dengan sistem monitoring real time. Penggunaan nutrisi setiap harinya diukur, dengan tujuan untuk mengetahui tingkat penggunaan nutrisi dari populasi tanaman tomat di dalam Greenhouse. Cara yang digunakan untuk megetahui besarnya penggunaan nutrisi dari populasi tanaman tomat adalah dengan mengukur berapa penurunan muka air dalam tangki nutrisi dimulai saat sistem penyiraman dimulai, sampai sistem penyiraman dihentikan pada sore hari. Besarnya penurunan muka air tersebut akan dikalikan dengan luas lingkaran tabung, sehingga didapatlah volume nutrisi yang dihabiskan setiap harinya. Cara yang sama juga dilakukan saat masa penyiraman nutrisi menggunakan kontrol otomatis dengan sistem monitoring real time. 18

31 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Sebelum dilakukan pengambilan data citra, dilakukan proses pindah tanam bibit ke dalam polybag. Hal pertama yang harus dilakukan adalah proses sortasi bibit yang bertujuan untuk mendapatkan bibit yang memiliki mutu baik. Bibit yang memiliki mutu baik dapat dilihat secara morfologinya, yakni terlihat kondisinya yang lebih baik dibandingkan dengan bibit lainya dimana parameter yang digunakan untuk pemilihan bibit adalah kekuatan akar, kekuatan batang, warna hijau daun dan warna hijau batangnya. Setelah proses sortasi bibit selesai, maka bibit dipindah tanamkan pada wadah polybag saat pagi hari, dengan tujuan untuk menghindari stress tanaman dan agar bibit mendapatkan suasana yang mendukung sehingga dapat menghindari adaptasi fisiologis yang ekstrim akibat perubahan kondisi lingkungan yang baru. Sebelum bibit dimasukkan ke dalam polybag, sekam yang berada di dalam polybag dibasahi terlebih dahulu menggunakan cairan nutrisi, yakni agar saat bibit telah berada di dalam polybag, bibit tidak mengalami kekeringan dan kekurangan nutrisi. Setelah dilakukan pindah tanam, barulah dilakukan pengambilan citra. Selama proses pengambilan data citra, kondisi tanaman uji haruslah selalu diperhatikan dan tanaman harus dipelihara dengan baik. Apabila terjadi kondisi yang tidak baik pada salah satu tanaman uji, misalnya akibat serangan hama atau penyakit, maka harus segera dilakukan tindakan antisipasi agar kondisi yang sama tidak terjadi pada tanaman uji lainya. Tindakan yang dapat dilakukan yakni dengan menyingkirkan tanaman uji yang mengalami gangguan tersebut dari dalam populasi tanaman di Greenhouse atau tanaman tersebut dibakar. Bentuk pemeliharaan tanaman uji selanjutnya adalah dengan memperhatikan pemberian nutrisi yang baik. Tanaman yang mendapatkan asupan nutrisi yang baik tiap harinya, memungkinkan tanaman tersebut tumbuh secara maksimal. Pemberian nutrisi dilakukan menggunakan sistem irigasi tetes, dimana sistem ini bekerja berdasarkan penjadwalan dalam memberikan nutrisi terhadap tanaman uji. Penjadwalan pemberian nutrisi pada irigasi tetes untuk penyiraman terjadwal dilakukan dengan menggunakan bantuan Timer, sedangakan pada saat monitoring real time, penyiraman dilakuakan berdasarkan keputusan program sistem monitoring real time. Penggunaan Timer memungkinkan pemberian nutrisi secara otomatis pada sistem irigasi tetes sesuai jadwal yang kita tentukan. Cara kerja dari Timer ini sendiri adalah memutus dan menghubungkan arus listrik yang masuk ke pompa, jadi ketika saatnya pemberian nutrisi, maka pompa akan menyala dan pompa akan OFF pada selang waktu yang telah ditentukan. Jadwal pemberian nutrisi terhadap tanaman uji adalah setiap 30 menit dengan lama nyala pompa 3 menit. Debit dari aliran nutrisi dari tangki sampai ke penetes adalah ml/detik, jadi selama pemberian nutrisi dengan waktu 3 menit (lama nyala pompa), masing-masing tanaman uji dalam tiap polybag mendapatkan nutrisi sebanyak ml. sistem Timer untuk pengaturan pemberian nutrisi tiap harinya dimulai dari pukul WIB sampai dengan pukul WIB, jadi sistem akan bekerja selama 10 jam, dengan tiap jamnya pompa menyala selama 2 kali. Didalam Greenhouse, tanaman uji diletakkan pada 3 jalur. Penetapan jumlah tanaman pada tiap jalurnya dilakukan berdasarkan kapasitas Greenhouse. Hasil pengamatan di lapangan menunjukkan, tanaman tomat mengalami perkembangan fisiologis dalam 4 tahap, yakni periode vegetatif, periode pembungaan, periode generatif dan pemasakan buah. Selain itu dari tingkat daya tumbuh, terlihat tanaman uji pada jalur tengah memiliki daya tumbuh paling tinggi dibandingakan pada 2 jalur lagi yang berada pada sisi kiri dan kananya. Hal ini dikarenakan oleh besarnya sinaran matahari yang didapat oleh masing-masing jalur. Matahari yang bergerak dari timur menuju barat, tiap harinya memberikan penyinaran secara maksimal pada tanaman yang berada di jalur tengah, sebab persaingan dalam mendapatkan sinar matahari pada jalur ini sangatlah sedikit. Sedangkan tanaman pada sisi lainya, akan mengalami persaingan yang besar dalam mendapatkan sinar matahari akibat terhalang oleh tanaman tengah. Gambar 7 dibawah ini menunjukkan bentuk jalur pada Greenhouse selama pelaksanaan penelitian. 19

32 A. Pengolahan Citra Gambar 7. Susunan tanaman tomat pada tiap jalur di dalam Greenhouse Pada penelitian ini dilakukan 2 jenis pengambilan data, yakni pertama adalah pengambilan data manual menggunakan kamera digital dengan resolusi TV dan besarnya ukuran gambar yang dihasilkan adalah 640 x 480 piksel. Hasil pengambilan gambar menggunakan kamera digital ini dapat dilihat pada Gambar 8. Pengambilan data kedua adalah menggunakan kamera CCD yang dihubungkan ke komputer menggunakan koneksi firewire. Gambar 8. Citra tanaman tomat hasil pengambilan gambar kamera digital Hasil data citra yang diambil menggunakan kamera digital dianalisis melalui beberapa prosedur. Adapun tahapan analisis data pertama adalah sebagai berikut: 1. Data yang telah diambil dikelompokkan ke dalam folder yang disesuaikan dengan hari pemotretan. 2. Data yang telah ada dibersihkan latar belakangnya dari faktor lingkungan lain yang dapat mengganggu analisis data, sehingga saat dianalisis yang terlihat adalah morfologi tanaman saja. Perangkat lunak yang digunakan untuk membersihkan latar belakang citra tanaman tomat adalah Adobe Photoshop CS5. Citra yang sudah dibersihkan menggunakan perangkat lunak ini dapat dilihat pada Gambar 9. 20

33 Gambar 9. Citra yang belum dibersihkan menggunakan Adobe Photoshop 3. Setelah data mentah tanaman dikelompokkan dan dibersihkan latar belakangnya, maka citra tanaman tomat ini dimasukkan ke program analisis citra tanaman tomat. Interfacing program dapat dilihat pada Gambar 10 dan Gambar 11. Gambar 10. Citra tanaman tomat setelah dianalisis menggunakan program pengolahan citra (dari samping) 21

34 Gambar 11. Citra tanaman tomat setelah dianalisis menggunakan program pengolahan citra (dari atas) Setelah gambar yang didapat relatif baik secara morfologinya, maka baru dapat memasuki tahap analisis citra biner. Hasil analisis disimpan dalam bentuk format bitmap dan nilai hasil analisinya disimpan dalam bentuk teks. Citra digital disimpan dalam hardisk komputer dalam format bitmap (.bmp), karena format ini memiliki kelebihan dimana setiap elemen penyusun warna dari suatu citra, disimpan secara lengkap atau tidak dikompres sebagaimana format dalam bentuk.jpeg. tetapi format bitmap juga memiliki kekurangan, yakni dalam hal penggunaan ruang penyimpanan hardisk, dimana format bitmap memerlukan ruang penyimpanan yang cukup tinggi. Pengolahan citra tanaman tomat diolah dengan menggunakan program pengolahan citra yang telah dibuat sesuai data citra tanaman. Data citra yang digunakan dalam pembuatan program pengolahan citra tanaman tomat, antara lain adalah indeks warna r, g, dan b. indeks warna r, g, dan b dianalisis menggunakan bantuan perangkat lunak Paint Shop Pro v.6. setelah dianalisis menggunakan Paint Shop Pro v.6, data indeks warna r, g, b dikoleksi dalam Mixrosoft Office Excel 2007 untuk mendapatkan sebaran dari ketiga indeks warna tersebut. Dari sanalah kita bisa menentukan nilai Threshold yang dapat digunakan untuk melakukan binerisasi terhadap data citra. Pengukuran luas dilakukan dengan cara citra yang sudah diambil diubah menjadi gambar biner dengan format gambar adalah bitmap (.bmp) dengan tujuan untuk membedakan objek sesungguhnya dengan latar belakang. Kemudian seperti terlihat pada Gambar 12 diatas, setelah dilakukan binerisasi maka yang timbul adalah objek asli dengan warna putih dan latar belakang dengan warna hitam. Setelah melakukan proses binerisasi, selanjutnya dilakukan perhitungan luas area, tinggi dan lebar dengan memilih sub menu olah citra. Setelah itu program akan menampilkan hasil dari perhitungan luas area, tinggi, lebar beserta indeks warna r, g, dan b dari data citra tanaman tomat. B. Interpretasi Data Hasil Analisis Citra Data yang ditampilkan dari hasil analisis area, tinggi dan lebar, belumlah merupakan data sebenarnya. Data sebenarnya harus terlebih dahulu dilakukan kalibrasi terhadap hasil analisis tersebut. Hal ini dikarenakan pada setiap pengambilan data citra di lapangan, selalu terjadi perubahan jarak pengambilan gambar antara kamera digital dengan tanaman tomat, karena mengikuti pertumbuhan tanaman. Pengambilan data citra dilapangan tidaklah bisa selalu dengan jarak yang sama, sebab untuk mendapatkan gambar tanaman tomat secara utuh kita harus selalu menggeser jarak pengambilan gambarnya. Faktor kalibrasi terhadap jarak pengambialn citra asli baik dari samping atau atas, dapat dilihat pada Tabel 5. 22

35 Tabel 5. Faktor kalibrasi jarak pengambilan citra tanaman Faktor Kalibrasi Jarak Kamera (cm) Area Panjang Setelah data citra tanaman dikalibrasi, maka selanjutnya adalah menghitung rata-rata pertumbuhan tanaman baik dari samping dan dari atas sesuai hari pengambilan data citra di lapangan. Untuk melihat bentuk laju pertumbuhan tanaman, maka hasil rata-pertumbuhan tanaman tomat dapat diinterpretasikan melalui grafik. Dari grafik tersebut akan terlihat dengan jelas bentuk laju pertumbuhan tanaman tomat dari awal pengambilan data citra sampai akhir pengambilan data citra. Berikut adalah grafik rata-rata pertumbuhan tanaman tomat hasil pengambilan citra dari samping. 23

36 Gambar 12. Rata-rata pertumbuhan tinggi tanaman tomat pengambilan citra dari samping Gambar 13. Rata-rata pertumbuhan lebar tanaman tomat pengambilan citra dari samping 24

37 Selain itu, hasil rata-rata pertumbuhan tanaman tomat pengambilan citra dari atas, dapat dilihat dibawah ini. Gambar 14. Rata-rata pertumbuhan area tanaman tomat pengambilan citra dari atas Dari grafik pertumbuhan diatas, diketahui bahwa tanaman tomat selalu bertambah ukuranya baik area, tinggi dan lebarnya setiap harinya. Hal ini dapat dilihat dari grafik yang menunjukkan bentuk slope positif. Pada satu titik grafik pengambilan citra dari samping (rata-rata tinggi dan lebar) yakni data ke-20, terlihat bentuk grafik yang menurun. Hal ini bukanlah disebabkan karna tanaman mengalami penurunan laju pertumbuhan, tetapi penyebabnya adalah tingkat respirasi yang tinggi saat pengambilan data tersebut, akibatnya rata-rata tanaman berada dalam keadaan layu sehingga mengakibatkan grafik menurun. Dari hasil rata-rata pertumbuhan tanaman tomat setiap harinya, dapat dilihat bahwa tanaman tomat dapat diukur tingkat pertumbuhanya melalui penerapan citra digital. Keadaan ini menunjukkan bahwa analisis citra digital dapat berpotensi besar dalam upaya penerapan pertanian presisi dengan mengedapankan teknologi, sebab pengukuran pertumbuhan tanaman tomat bisa dilakukan dengan bantuan teknologi dan pengukuran manual secara visual oleh manusia yang bersifat subjektif bisa segera digantikan. Selain itu hasil visualisasi secara digital tersebut dapat diolah menggunakan program pengolahan citra, sehingga pertumbuhan tanaman tomat tersebut dapat diamati secara kontinyu. C. Monitoring Tanaman Secara Real Time Pada umur tanaman 42 hari dilakukan pelaksanaan monitoring secara real time. Pemilihan umur tanaman 42 hari untuk pelaksanaan monitoring real time didasarkan atas fase pertumbuhanya, yakni fase generatif. Pada tanaman yang telah memasuki fase generatif, tingkat kebutuhan nutrisinya mulai konstan, sehingga bentuk kelayuan tanaman tomat adalah benar disebabkan karena tanaman mengalami kekurangan nutrisi. Pelaksanaan monitoring secara real time dilakukan dengan menggunakan kamera CCD, komputer, dan satu contoh tanaman dari populasi tanaman tomat di dalam Greenhouse yang diletakkan di depan latar belakang berwarna merah. Bentuk pelaksanaan monitoring secara real time tersebut dapat dilihat pada Gambar

38 Gambar 15. Monitoring tanaman tomat secara real time Pelaksanaan monitoring secara real time dilakukan selama 2 minggu, yakni dari umur tanaman 42 hari sampai dengan umur tanaman 55 hari. Penggunaan warna merah pada latar belakang tanaman yang diamati secara real time bertujuan untuk menghilangkan visualisasi lingkungan selain objek yang diamati. Pengamatan dilakukan secara terus menerus selama 9 jam, dimulai dari pukul WIB sampai dengan pukul WIB. Program pengamatan tanaman secara real time akan bekerja dengan ketentuan, yakni apabila kelayuan tanaman melebihi 2 % serta lebar ekstrimnya juga berkurang, sistem akan menyalakan pompa hingga tanaman kembali dalam kondisi segar. Kelayuan dari tanaman tomat sendiri diakibatkan karena tanaman mengalami respirasi dan untuk mengembalikan tanaman dalam kondisi segar dibutuhkan cairan nutrisi yang disalurkan melalui sistem irigasi tetes yang kerjanya diatur oleh program sistem minitoring real time. Pada monitoring tanaman secara real time ini, satu contoh tanaman akan direpresentasikan kebutuhan air dan nutrisinya oleh sebuah contoh tanaman yang diamati oleh kamera CCD. Saat tanaman kekurangan nutrisi, maka tanaman tersebut akan merespon dengan menjadi layu, dan data derajat kelayuan tersebut akan dihitung oleh sistem monitoring untuk dibandingkan dengan keadaan sebelumnya, sehingga akan dihasilkan keputusan sistem untuk menyalakan pompa atau tidak. Perubahan pompa dari OFF ke ON adalah berdasarkan perubahan titik ekstrim dari tanaman, yakni apabila kelayuan tanaman mencapai 2% serta lebar dari tanaman juga berkurang, maka posisi pompa pada saat itu akan menjadi ON selama 3 menit. Lama nyala pompa pada monitoring secara real time ini adalah sama dengan lama nyala pompa dengan menggunakan pengaturan penjadwalan biasa menggunakan Timer. Bentuk tampilan tanaman tomat pada sistem monitoring real time saat pompa OFF dan saat pompa ON, dapat dilihat pada Gambar 16 dan Gambar 17. Gambar 16. Tampilan tanaman pada sistem monitoring real time saat pompa OFF 26

39 Gambar 17. Tampilan tanaman pada sistem monitoring real time saat pompa ON Dari Gambar 17 diatas terlihat jelas kalau tanaman tomat mengalami perubahan titik ekstrim pada lebar tanaman. Lebar tanaman mengalami penurunan akibat respirasi sehingga tanaman terlihat layu. Besarnya persentase kelayuan akan dihitung secara otomatis oleh program setelah pengambilan data citra, dan apabila telah melebihi 2%, maka pompa akan ON selama 3 menit untuk memberikan nutrisi sehingga tanaman akan menjadi segar kembali. Contoh dari hasil analisis program secara real time dapat dilihat pada Tabel 6. Tabel 6. Contoh hasil rekaman data monitoring secara real time Waktu Area Tinggi Lebar Kelayuan Pompa1 6/13/2010 8:17 32, % OFF 6/13/2010 8:47 34, % ON 6/13/2010 9:17 33, % OFF 6/13/2010 9:47 33, % OFF 6/13/ :17 34, % OFF 6/13/ :47 34, % ON 6/13/ :17 34, % OFF 6/13/ :47 36, % ON 6/13/ :17 34, % OFF 6/13/ :47 33, % OFF 6/13/ :17 35, % ON 6/13/ :47 34, % OFF 6/13/ :17 34, % OFF 6/13/ :47 34, % OFF 6/13/ :17 34, % OFF 6/13/ :47 33, % OFF 6/13/ :17 34, % OFF 6/13/ :47 34, % OFF 6/13/ :17 97, % OFF Pelaksanaan monitoring secara real time ini dilakukan selama 9 jam di dalam Greenhouse. Tanaman contoh yang dijadikan parameter dari semua populasi tanaman tomat di dalam Greenhouse, akan selalu merespon apabila mengalami kelayuan. Bentuk rekaman data kelayuan tanaman tomat ini diambil oleh kamera CCD setiap 30 menit. Jadi keputusan program sistem 27