v
I Wayan Sugiana. 1211305019. 2016. Rancang Bangun Alat Penanam Dan Pemupuk Jagung (Zea mays) Tipe Tugal Semi Mekanis Yang Ergonomis. Di bawah bimbingan Dr. Ir. Ida Bagus Putu Gunadnya, MS sebagai Pembimbing I, Dr. Ir. Yohanes Setiyo, MP sebagai Pembimbing II. ABSTRAK Tujuan dari penelitian adalah untuk mendapatkan rancangan alat penanam dan pemupuk jagung yang mampu meringankan pekerjaan petani dalam budidaya jagung khususnya melakukan penanaman dan pemupukan dalam sekali proses kerja. Metode yang digunakan dalam penelitian adalah membuat prototipe alat penanam dan pemupuk jagung tipe tugal semi mekanis yang dilakukan pengujian pada lahan 100 m 2 tanpa olah tanah dengan kondisi digenangi 2-3 hari sebelum tanam pada jarak tanam 25 cm dalam barisan dan 75 cm antar barisan. Hasil dari pengujian menunjukan bahwa rata-rata keluaran benih jagung dan pupuk untuk setiap lubang tanam adalah 2 benih dan 31-40 gram pupuk dengan tingkat keberhasilan 86,88 % dan 95 %, kapasitas lapang efektif 0,0122 ha/jam, kapasitas lapang teoritis 0,0135 ha/jam dan kecepatan jalan penanaman 12 lubang/menit. Kata kunci : Semi mekanis, alat Tanam, Pemupuk, Jagung, Pupuk. vi
I Wayan Sugiana. 1211305019. 2016. Maize (Zea mays) Planters and fertilizer Design type ergonomical semi-mechanic dibble stick. Under the guidance of Dr. Ir. Ida Bagus Putu Gunadnya, MS as a Supervisor I, Dr. Ir. Yohanes Setiyo, MP as Advisor II. ABSTRACT The purpose of this research was to get a prototype of a maize planters and fertilizer that can simplify work of farmers in the cultivation of maize, especially planting and fertilizing in one work process. The method used in this research is to create a prototype of a planter and corn fertilizer semi-mechanical that tested on 100 m 2 of land no-tillage with flooded conditions 2-3 days before planting at a spacing of 25 cm in a row and 75 cm between rows. The results of the test show that the average output of corn was 2 seed to each hole and 31-40 grams fertilizer with a success rate of 86,88 % and 95 %, effective field capacity 0,0122 ha/hour, theoretical field capacity 0,0135 ha/hour and the speed of planting was 12 hole/minute. Key words: Semi mechanic, Planter, Fertilization, Corn, Fertilizer. vii
RINGKASAN Sekitar 18 juta penduduk Indonesia menggunakan jagung (Zea mays) sebagai bahan makanan pokok (Suherman et al., 2002). Kebutuhan jagung di Indonesia semakin meningkat, akan tetapi lebih dari setengah kebutuhan tersebut didapatkan dengan impor (Anon, 2010). Pada tahun 2005, impor diperkirakan mencapai 1,8 juta ton untuk memenuhi kebutuhan industri pakan (Anon, 2002). Oleh karena itu, peningkatan produksi jagung di dalam negeri perlu terus diupayakan. Dalam upaya peningkatan produksi jagung perlu didukung dengan adanya teknologi yang lebih baik, salah satunya alat tanam yang digunakan. Proses menanam jagung umumnya dilakukan dengan menggunakan alat atau mesain bantu penanam tergantung pada luasan lahan yang akan ditanami. Untuk lahan yang relatif luas dapat menggunakan mesin mekanis tetapi diperlukan biaya yang cukup besar serta keterbatasan mesin untuk mengerjakan lahan miring atau yang sudah berisi tanaman. Sedangkan untuk penggunaan alat tanam manual dibutuhkan tenaga yang besar serta waktu yang relatif lama. Maka dari itu, alat tanam yang paling efektif digunakan adalah alat tanam semi mekanis. Dari permasalahan tersebut, dirancang alat penanam dan pemupuk jagung tipe tugal semi mekanis yang mampu membantu petani dengan kapasitas tanam besar, harganya murah dan mudah dalam pengoperasian. Alat mampu digunakan oleh semua petani laki-laki maupun perempuan dengan mekanisme kerja yang sederhana, pengguna cukup dengan berdiri kemudian menancapkan alat pada lahan yang sudah dipilih dengan menggunakan kaki bagian bawah, menarik tuas, kemudian mendorong alat mengakibatkan benih dan pupuk langsung masuk pada lubang, sehingga budidaya jagung bisa dilakukan relatif lebih cepat. Pembuatan suatu alat tentunya harus memperhitungkan tingkat kenyamanan dan kemudahan bagi penggunanya. Hal ini bertujuan agar penggunaan alat tidak mengganggu kesehatan baik sementara maupun permanen. Pemakaian data antropometri mengusahakan semua alat disesuaikan dengan kemampuan manusia, bukan manusia yang disesuaikan dengan alat. Karena itu viii
seorang perancang produk mempunyai peran besar dalam mengurangi risiko bahaya akibat kesalahan kerja (Liliana, 2007). Alat dan mesin penanam pada dasarnya mempunyai mekanisme kerja yang hampir sama, yaitu memerlukan mekanisme pembuat lubang, penjatuh benih, saluran benih dan penutup lubang tanam. Tujuan penelitian ini adalah mendapatkan suatu rancangan alat penanam dan pemupuk jagung tipe tugal semi mekanis yang diuji pada lahan digenangi 2-3 hari sebelum tanam dengan jarak tanm 25 cm dalam barisan dan 75 cm antar barisan dengan kedalamn lubang tanam 3-5 cm. Menurut Purwono dan Hartono (2007), jagung termasuk dalam kategori tanaman yang bisa tumbuh pada tanah dengan sistem aerasi dan drainase yang baik. Jarak tanam untuk jagung hibrida adalah 75x25 cm atau 75x40 cm. Jagung dapat ditanam pada kedalaman 2.5 cm sedangkan untuk tanah yang agak kering dapat ditanam lebih dalam lagi sampai 5 cm (Effendi, 1979). Alat penanam dan pemupuk hasil rancangan terdiri dari hopper yang digendong oleh operator memiliki kapasitas pupuk sebesar 3 kg dengan kadar air pupuk 5% dan mampu menampung benih sebanyak 4 kg yang dihubungkan oleh saluran benih dan pupuk menuju rumah matering device yang memiliki peranan penting untuk mengatur jumlah benih dan pupuk yang akan dibenamkan ke tanah. Komponen lain dari alat hasil rancangan adalah komponen mata tugal, batang tugal dan matering device. Pupuk dan benih jagung yang berada pada hopper akan jatuh menuju rumah matering device dengan gaya gravitasi melalui saluran benih dan pupuk. Pada waktu bersamaan, batang tugal ditancapkan pada lahan dengan menekan komponen mata tugal menggunakan telapak kaki. Selanjutnya, tarik tuas pada batang tugal agar benih jagung dan pupuk jatuh ke mata tugal dengan 2 benih dan 31-40 gram pupuk organik untuk setiap lubang tanam. Kemudian, dorong batang tugal untuk membuat lubang tanam sekaligus menjatuhkan pupuk dan benih jagung. Ketika semua proses dilakukan maka angkat komponen pembuat lubang kemudian lakukan pada lubang tanam selanjutnya. Ketika melakukan pengujian di lahan, maka dihitung rata-rata jumlah benih jagung dan pupuk organik yang keluar adalah 2 benih per lubang dan 31-40 gram pupuk organik dengan persentase keberhasilan alat sebesar 86,88 % dan 95 %. Dari hasil uji di lapangan diketahui bahwa kapasitas lapang efektif alat sebesar ix
0,0122 ha/jam, kapasitas lapang teoritis 0,0135 ha/jam dan kecepatan jalan penanaman rata-rata 12 lubang/menit. Dari data tersebut maka alat hasil rancangan siap untuk di pabrikasi dan dijual dengan harga berdasarkan analisis biaya bahan dan upah tenaga kerja. Total penggunaan bahan habis pakai untuk pembuatan alat adalah Rp. 269.850,- dengan upah tenaga kerja Rp. 100.000,- per hari yang dikerjakan selama dua hari secara intensif. Dari hasil perhitungan tersebut diperkirakan bahwa biaya bahan habis pakai untuk perancangan alat adalah Rp. 469.850,-. x
KATA PENGANTAR Puja dan puji syukur penulis haturkan kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa / Tuhan Yang Maha Esa karena berkar rahmat-nya, tugas akhir yang berjudul Rancang Bangun Alat Penanam dan Pemupuk Jagung (Zea mays) Tipe Tugal Semi Mekanis Yang Ergonomis dapat terselesaikan dengan baik. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat kelulusan dalam menyelesaikan studi pada Program Studi Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Udayana. Penulis telah mendapatkan banyak bantuan, doa dan dukungan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada: 1. Dr. Ir. I Dewa Gde Mayun Permana, MS. selaku Dekan Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana. 2. Dr. Ir. I Wayan Widia, MSIE. selaku Ketua Jurusan Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana 3. Dr. Ir. Ida Bagus Putu Gunadnya, MS. selaku dosen pembimbing I yang selalu memberikan arahan, nasehat, petunjuk dan bimbingan terbaik yang sangat berguna bagi penulis dalam pembelajaran kuliah dan penyelesaian laporan akhir. 4. Dr. Ir. Yohanes Setiyo, MP, selaku dosen pembimbing II yang selalu memberikan arahan, nasehat, petunjuk dan bimbingan terbaik yang berguna bagi penulis penyelesaian laporan akhir. 5. Prof. Dr. Ir. Nyoman Sucipta, MP, Ir. I Wayan Tika, MP, I Putu Gede Budisanjaya, S.TP., MT, selaku dosen penguji yang banyak memberikan bimbingan, arahan, saran pada penyusunan skripsi. 6. Yoas Eko Wahyudi, S.TP. selaku manager di CV. Manunggal Bali, sekaligus pembimbing perusahaan yang memberikan arahan, tuntunan dan bimbingan saat penulis sedang melakukan penelitian. 7. Orang tua dan keluarga besar yang selalu memberikan dukungan terbesarnya, memberi doa serta cinta kasih kepada penulis. xi
8. Seluruh staf dan kepegawaian akademik di lingkungan Fakultas Teknologi Pertanian yang selalu memberikan bimbingan dan bantuan selama penulis melaksanakan perkuliahan. 9. Ni Wayan Anik Satria Dewi orang spesial penulis, teman-teman Teknik Pertanian angkatan 2012 dan semua pihak yang telah membantu penulis dalam penyusunan skripsi. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, sehingga kritik dan saran sangat diperlukan untuk menyempurnakan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat sebagaimana mestinya. Bukit Jimbaran, 20 November 2016 Penulis. xii
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... ii HALAMAN PERNYATAAN... iii HALAMAN PENGESAHAN... iv RIWAYAT HIDUP... v ABSTRAK... vi ABSTRACT... vii RINGKASAN... viii KATA PENGANTAR... xi DAFTAR ISI... xiii DAFTAR TABEL... xv DAFTAR GAMBAR... xvi DAFTAR LAMPIRAN... xvii I. PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah... 3 1.3 Tujuan Penelitian... 3 1.4 Manfaat Penelitian... 3 II. TINJAUAN PUSTAKA... 4 2.1 Budidaya Jagung... 4 2.2 Alat dan Mesin Penanam Jagung... 5 2.2.1 Penanaman dengan tugal tradisional... 6 2.2.2 Penanaman dengan tugal semi mekanis... 7 2.2.3 Penanaman dengan bajak... 8 2.2.4 Penanaman dengan peralatan tanam semi mekanis... 9 2.2.5 Penanaman dengan peralatan tanam mekanis... 10 2.3 Pemupukan... 11 2.4 Aspek ergonomika alat... 12 III. METODE PENELITIAN... 16 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian... 16 3.2 Bahan dan Alat... 16 xiii
3.2.1 Bahan dan alat penelitian... 16 3.2.2 Bahan dan alat pengujian... 16 3.2.3 Peralatan pendukung... 16 3.3 Tahapan Penelitian... 17 3.4 Aanalisa Perancangan... 18 3.4.1 Pengukuran sifat fisik jagung... 18 3.4.2 Rancangan fungsional... 18 3.4.3 Rancangan structural... 19 3.5 Pembuatan Komponen dan Perakitannya... 23 3.6 Uji Fungsi... 23 3.7 Uji Kinerja... 24 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN... 26 4.1 Sifat Fisik Benih Jagung Hibrida... 26 4.2 Prototipe Alat... 26 4.2.1 Pembuat lubang... 28 4.2.2 Penakar benih dan pupuk (matering device)... 29 4.2.3 Kotak benih dan pupuk (hopper)... 30 4.2.4 Saluran benih dan pupuk... 31 4.3 Kinerja Alat Penanam Hasil Rancangan... 32 4.3.1 Pengujian kinerja fungsional tugal tanpa lahan... 32 4.3.2 Pengujian kinerja alat di lapangan... 33 4.4 Uji Ergonomi... 37 V. Kesimpulan dan Saran... 39 5.1 Kesimpulan... 39 5.2 Saran... 39 DAFTAR PUSTAKA... 40 LAMPIRAN... 42 xiv
DAFTAR TABEL No Judul Halaman 1. Data Antropometri Tubuh Orang Indonesia... 14 2. Data Antropometri Tangan Orang Indonesia... 15 3. Sifat Fisik Benih Jagung Hibrida... 26 4. Dimensi Komponen Alat Hasil Rancangan... 26 5. Hasil Uji Fungsional Keluaran Benih Jagung Tanpa Lahan... 32 6. Hasil Uji Fungsional Keluaran Pupuk Organik Tanpa Lahan... 33 7. Hasil Keluaran Benih Jagung Di Lahan... 34 8. Hasil Pengukuran Langkah Maju Operator Menggunakan Alat... 34 9. Nilai Standar Deviasi Terhadap Jarak Tanam, Kedalaman Lubang Tanam Dan Jumlah Benih Pada Lubang Tanam.... 35 10. Spesifikasi Alat Hasil Rancangan... 35 11. Kinerja Alat Berdasarkan Penelitian... 36 12. Analisis Biaya Bahan Dalam Perancangan Alat... 37 13. Kuisioner Kenyamanan Kerja Petani Menggunakan Alat... 37 xv
DAFTAR GAMBAR No Judul Halaman 1. Proses Menanam Dengan Tugal... 7 2. Tugal Semi Mekanis... 7 3. Proses Budidaya Jagung Dengan Bajak... 9 4. Alat Penanam Jagung Tipe Dorong... 10 5. Penanam Dan Pemupuk Jagung Mekanis... 11 6. Jenis Matering Device... 12 7. Antropometri Tubuh Manusia... 13 8. Antropometri Tangan Manusia... 15 9. Diagram Alir Tahap Penelitian... 17 10. Desain Komponen Batang Tugal... 20 11. Desain Rumah Matering Device... 20 12. Desain Mata Tugal... 21 13. Desain Matering Device... 21 14. Desain Kotak Hopper... 22 15. Alat Hasil Rancangan... 27 16. Komponen Pembuat Lubang Hasil Rancangan... 28 17. Profil Peletakan Benih Pada Lubang Tanam... 29 18. Matering Device Hasil Rancangan... 29 19. Hopper Hasil Rancangan... 30 20. Saluran Benih Dan Pupuk Hasil Rancangan... 31 21. Budidaya Jagung Dengan Pola Tanam Continous Pattern... 33 22. Hasil Uji Kinerja Alat... 36 xvi
DAFTAR LAMPIRAN No Judul Halaman 1. Hasil uji performansi keluaran jagung tanpa lahan... 42 2. Hasil uji performansi keluaran pupuk tanpa lahan... 42 3. Hasil uji performansi keluaran jagung di lahan... 43 4. Hasil pengukuran kedalaman lubang tanam... 44 5. Hasil pengukuran dimensi dan berat benih jagung hibrida... 45 6. Sudut curah benih/ angle of repose benih jagung hibrida... 46 7. Kerapatan masa/bulk density benih jagung... 46 8. Sudut curah pupuk/angle of repose pupuk kompos... 46 9. Hasil pengukuran jarak lubang tanam... 47 10. Penggunaan tugal oleh petani... 48 11. Perhitungan teknik... 49 12. Gambar Teknik... 52 13. Dokumentasi penelitian... 56 14. Dokumentasi pengujian alat hasil rancangan... 58 xvii
I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Jagung (Zea mays) merupakan salah satu jenis komoditi pertanian berupa tanaman pangan yang dikonsumsi oleh orang Indonesia setelah padi. Sekitar 18 juta penduduk Indonesia menggunakan jagung sebagai bahan makanan pokok (Suherman et al., 2002). Kebutuhan jagung di Indonesia semakin meningkat, akan tetapi lebih dari setengah kebutuhan tersebut didapatkan dengan impor (Anon, 2010). Pada tahun 2005, impor diperkirakan mencapai 1,8 juta ton untuk memenuhi kebutuhan industri pakan (Anon, 2002). Oleh karena itu, peningkatan produksi jagung di dalam negeri perlu terus diupayakan. Dalam upaya peningkatan produksi jagung tentunya perlu didukung dengan adanya teknologi yang lebih baik, salah satunya alat tanam yang digunakan. Diharapkan dengan penggunaan alat penanam jagung yang lebih modern dapat mempermudah dan mempercepat petani dalam budidaya jagung. Alat bantu untuk menanam jagung mulai dari yang paling sederhana seperti tugal sampai alat modern yang menggunakan mesin sudah banyak digunakan oleh petani. Alat dan mesin tersebut pada dasarnya mempunyai mekanisme kerja yang hampir sama, yaitu memerlukan mekanisme pembuat lubang, penjatuh benih, saluran benih dan penutup lubang tanam. Peralatan tanam tradisional yang banyak digunakan petani hingga saat ini adalah tugal. Akan tetapi penanaman dengan alat ini memerlukan waktu dan tenaga yang banyak (Subandi et al., 2002). Tugal modifikasi (Subandi et al., 2002), merupakan tugal modifikasi yang dirancang untuk menanam jagung dengan bentuk tongkat yang terbuat dari besi. Penggunaan alat tanam ini cukup sederhana, alat ditancapkan ke tanah kemudian tangkai kendalinya didorong ke depan. Proses tersebut akan menyebabkan komponen pembuat lubang menguak tanah sehingga terbentuk lubang tanam. Pada waktu yang bersamaan, komponen penakar benih akan menjatuhkan benih ke lubang tanam. Pengoprasian pada alat ini cukup mudah tanpa memerlukan keterampilan khusus dari petani dengan harga yang murah. Akan tetapi alat ini memiliki kotak benih (hopper) dengan kapasitas kecil serta perlu adanya kegiatan pemupukan pada waktu yang berbeda. 1
2 Setiyo (1989), merancang alat penanam jagung tipe dorong berbentuk seperti sepeda roda dua dengan mekanisme penanaman yang memerlukan bantuan manusia untuk mendorong alat pada lahan yang sudah diolah/gembur. Pengoprasian alat ini cukup sederhana, hanya dengan memanfaatkan dorongan manusia maka komponen pembuat lubang, penakar benih, penjatuh benih, saluran benih dan penutup lubang tanam/alur tanam akan bekerja secara otomatis. Ketika alat ini didorong, maka sistem transmisi sproket-rantai yang menghubungkan roda dengan komponen matering device akan bergerak. Pada waktu yang bersamaan, komponen pembuat alur lubang akan mengangkat tanah untuk membuat alur tanam. Dengan berputarnya matering device maka benih jagung pada hopper akan masuk ke celah matering device yang selanjutnya akan menjatuhkan benih pada alur lubang tanam melalui saluran benih. Terakhir, benih akan dibenamkan dengan komponen penutup alur. Penggunaan alat ini sangat sederhana, harganya bisa dijangkau oleh petani dengan kapasitas lapang 0,102 ha/jam. Namun, alat ini belum dilengkapi dengan komponen pemupuk serta harus dioperasikan pada lahan yang sudah diolah dan terbebas dari sisa tanaman. Hermawan et al (2009), telah merancang mesin pengolah tanah, penanam dan pemupuk jagung terintegrasi dengan tenaga gerak traktor beroda-2. Mesin ini mampu melakukan proses pengolahan tanah, pembentukan guludan tanam, penanaman benih jagung dan pemupukan dalam sekali proses kerja. Mesin penanam jagung tersebut menggunakan roda penggerak untuk memutar piringan penjatah benih dan pupuk, melalui transmisi sproket-rantai dan pasangan bevel gears. Keunggulan dari mesin ini dapat dioperasikan pada kondisi tanpa olah tanah (TOT) di lahan sawah tadah hujan. Namun, peralatan tanam mekanis ini tidak mampu digunakan pada lahan sempit khususnya di Bali yang memiliki lahan dengan tatanan terasering serta dalam pengoprasian memerlukan keterampilan khusus. Dari beberapa permasalahan tersebut, maka dikembangkanlah alat penanam dan pemupuk jagung tipe tugal semi mekanis yang mampu membuat lubang, mengatur jumlah benih jagung, memasukan benih jagung, memupuk tanah dengan kapasitas tanam yang lebih besar, harganya murah dan mudah dalam pengoperasian. Alat yang dirancang dapat digunakan oleh semua petani laki-laki
3 maupun perempuan dengan mekanisme kerja yang sederhana, pengguna cukup berdiri dengan menancapkan alat pada lahan yang sudah dipilih kemudian menekan dengan telapak kaki dan menarik tuas, kemudian tugal didorong kedepan, sehingga pengerjaan penanaman dan pemupukan jagung relatif lebih cepat. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan uraian di atas, maka dapat dirumuskan permasalahanpermasalahan sebagai berikut: 1. Bagaimanakah rancangan alat penanam dan pemupuk jagung semi mekanis tipe tugal yang mudah dioperasikan, nyaman dan mampu memudahkan pekerjaan petani? 2. Bagaimanakah kinerja dari alat penanam dan pemupuk jagung tipe tugal hasil rancangan? 1.3 Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Untuk mendapatkan alat penanam dan pemupuk jagung yang mudah dioperasikan, nyaman dan mampu memudahkan pekerjaan petani. 2. Untuk menguji kinerja alat penanam dan pemupuk jagung hasil rancangan. 1.4 Manfaat Penelitian 1. Dapat mempermudah proses penanaman dan pemupukan jagung dimana dengan alat hasil rancangan, mampu mengatur jumlah benih jagung dan pupuk secara otomtis. 2. Memberikan teknologi sederhana untuk petani jagung dalam upaya peningkatan produksi jagung. 3. Memberikan informasi hasil penelitian kepada peneliti lain, yang berhubungan dengan alat penanam jagung.
4