III. METODE PENELITIAN A. WAKTU DAN TEMPAT Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Mei 2010 sampai dengan Oktober 2010. Perancangan alat dilaksanakan pada bulan Mei 2010 sampai Agustus 2010 di Bengkel Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, pengujian lapangan dilaksanakan pada 13, 14 dan 15 Oktober 2010 di Lab Lapangan Leuwikopo, IPB, pengujian tanah dan jaringan tanaman dilaksanakan pada 22 dan 28 Oktober 2010 di Lab Tanah, Balai Penelitian Tanah sedangkan pengolahan data dilakukan di Laboratorium Manajemen dan Mekanisasi Petanian, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. B. ALAT DAN BAHAN Alat dan bahan yang dipakai dalam penelitian ini adalah : 1. Laptop Toshiba Satellite A75. Spesifikasi yang digunakan yaitu Intel Pentium 4 dengan kecepatan 3.2 Ghz (dual processor), Graphic Card 64 MB, Hard Disc 80 GB, dan RAM sebesar 512 MB. 2. Sistem operasi Microsoft Windows XP Home Edition 3. Software Microsoft Visual Basic 6.0 4. Kamera webcam dan CCD untuk mengambil citra di lapangan 5. Corel Draw yang digunakan untuk pemetaan 6. Bagan warna daun IRRI 4 level 7. Bahan pembuat rangka alat sensor citra warna daun : (ban, triplek, besi pipa, plat siku, besi hollow, aki, sensor magnet) C. TAHAPAN PENELITIAN Penelitian ini terdiri atas beberapa tahapan, yaitu : 1. Pembuatan Alat Alat yang digunakan berupa gerobak yang terdapat kamera pada bagian depannya. Terdiri atas beberapa komponen seperti roda, rangka penjepit roda, meja alas, gagang, dan rangka dudukan kamera. Prinsip kerja alat ini adalah mengambil dan menyimpan citra padi di lahan basah. Oleh karena itu, roda dirancang khusus untuk dapat beroperasi pada lahan basah. Jumlah roda yang digunakan satu buah untuk memudahkan pengoperasian alat dan tidak merusak tanaman saat uji kinerja di lapangan. Pada bagian meja alas dirancang untuk menahan beban laptop dan aki. Pada bagian kamera terhubung laptop melalui kabel output video dan kabel usb sedangkan sensor terhubung dengan laptop melalui kabel pararel port. Ketinggian alat ini dapat diatur oleh bagian rangka penjepit roda dan rangka dudukan kamera. Dengan pengaturan tinggi alat pada kedua bagian rangka tersebut ukuran image dapat diatur. 15
2. Pembuatan Program Visual Basic 6.0 Pembuatan program Visual Basic yang dibuat oleh tim peneliti terdiri atas dua tahapan, tahapan pertama, pembuatan program untuk mengambil gambar. Prinsip kerja program ini adalah mengambil suatu gambar yang telah diatur sesuai jarak yang diinginkan melalui penghitungan jumlah magnet oleh sensor. Citra yang telah diambil kemudian disimpan pada hardisk laptop. Tahapan kedua, pembuatan program untuk mengolah citra untuk mengukur parameter kehijauan daun dan luas daun. 3. Persiapan Lahan Lahan yang digunakan pada penelitian adalah lahan laboratorium lapangan Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Leuwikopo yang sudah ditanami padi. Lahan yang digunakan adalah lahan basah yang tidak terlalu dalam lumpurnya. Ketinggian genangan air berkisar 1-3 cm. Ukuran lahan memiliki panjang 26 meter dan lebar 7 meter. Jarak antar baris tanaman 25 cm sedangkan jarak tanaman dalam satu baris 20 cm. Umur tanaman padi pada lahan tersebut berkisar 2-4 minggu. 4. Uji Kinerja Pengambilan data berupa gambar tanaman padi menggunakan kamera CCD yang terhubung dengan laptop (notebook). Kamera CCD dan laptop dipasangkan pada gerobak yang dapat dioperasikan pada lahan basah. Pengambilan gambar dilakukan dengan cara posisi kamera harus tegak lurus terhadap bidang, lensa kamera harus sejajar dengan permukaan tanah untuk mendapatkan gambar yang benar. Pengambilan gambar tanaman padi disertai dengan bagan warna daun sebagai pembanding keadaan intensitas cahaya. Tanaman padi yang diambil citranya terdiri atas berbagai kelas berdasarkan tingkat warna daun 2, 3, 4 dan 5. Selain untuk mengukur parameter kehijauan daun, pengambilan citra digunakan untuk mengukur parameter luas daun. Hasil pengambilan gambar kemudian direkam dan disimpan dalam bentuk file image berekstensi JPEG. Data yang telah diambil kemudian diolah menggunakan program image processing menggunakan bahasa Visual Basic 6.0. Program tersebut dirancang untuk mendapatkan data-data dari gambar tanaman padi yang diambil selama pertumbuhan. 5. Pengolahan Gambar Pada tahap pengolahan citra dilakukan dengan menganalisis seluruh data yang disimpan dalam bentuk JPEG. Dalam menganalisis data data, digunakan program pengolahan citra Microsoft Visual Basic 6.0. Ruang lingkup program tersebut terdiri atas modul membuka file, modul filterisasi dan modul peragaan secara grafis pada citra yang diolah. Program dirancang untuk memisahkan gambar objek dengan latar belakang (tresholding) yang bertujuan untuk menganalisis klasifikasi kelas berdasarkan warna daun dan luas daun. Proses tresholding dilakukan dengan perhitungan nilai parameter warna meliputi color value, Indeks R, Indeks G, dan Indeks B (I red, I green, I blue ). 16
a. Perhitungan luas daun Perhitungan luas daun padi dilakukan dengan perbandingan luas pixels dengan pengukuran luas sebenarnya. Jumlah luas pixel citra dari hasil pengambilan gambar tergantung pada ketinggian kamera. Maka dari itu perlu dilakukan kalibrasi percobaan dengan mencatat panjang dan lebar tangkapan kamera pada suatu ketinggian tertentu. Rumus perhitungan jumlah luas daun adalah : (4) Luas daun (cm 2 /rumpun ) = (5) b. Pengukuran hijau daun Pengukuran kehijauan daun dilakukan untuk mengetahui kelas (level) warna daun berdasarkan bagan warna daun yang terdiri atas tingkat warna 2, 3, 4 dan 5. Hasil dari pengelompokan kelas tersebut akan dianalisis untuk menentukan jumlah kebutuhan unsur hara (N, P, K) yang cukup. Untuk menentukan nilai kehijauan digunakan metode jarak euclidian. Jarak terpendek dari nilai jarak keempat level bagan warna daun tersebut merupakan nilai kelas kehijauan daun. Rumus untuk menentukan jarak untuk satu level BWD adalah : Jarak BWD = (6) Keterangan : Rr 2 : jumlah intensitas citra warna merah (R) Rg 2 : jumlah intensitas citra warna hijau (G) Rb 2 : jumlah intensitas citra warna biru (B) Rr : jumlah intensitas level BWD warna merah (R) Rg : jumlah intensitas level BWD warna hijau (G) Rb : jumlah intensitas level BWD warna biru (B) 6. Pengujian Tanah dan Jaringan Tanaman Selain penggunaan bagan warna daun (BWD), dilakukan pengujian tanah dan jaringan tanaman bertujuan untuk mengetahui status unsur hara makro dan mikro tanaman. Uji tanah dilakukan di Laboratorium Balai Penelitian Tanah. Sebelum pengambilan contoh tanah dan jaringan tanaman perlu diperhatikan keseragaman areal atau hamparan. Beberapa titik pengambilan contoh tanah ditentukan secara acak. Pada saat pengambilan kondisi tanah dalam keadaan lembab, tidak terlalu basah atau kering. Pengambilan tanah diambil dengan cangkul pada kedalaman 0-20 cm. Contoh tanah kemudian diaduk merata didalam ember plastik, untuk satu contoh tanah yang diuji diperlukan bobot minimal 500 gram. Uji tanah dilakukan untuk menganalisa ph-h 2 0 dan KCl 1 M, C-Organik, N-Kjeldhal, P 2 O 5, K 2 O dan kapasitas tukar kation (KTK). Apabila kadar unsur hara yang ada dalam tanah 17
dibandingkan dengan kebutuhan unsur hara bagi tanaman, maka akan diketahui apakah kadar unsur-unsur hara dalam tanah tersebut sangat rendah (kurang), rendah, sedang atau tinggi. Kriteria penilaian hasil analisis tanah disajikan pada Lampiran 13. Kekurangan unsur hara di dalam tanah dapat juga diketahui dari analisa jaringan tanaman. Pendekatan ini didasarkan pada prinsip bahwa konsentrasi suatu unsur hara di dalam tanaman merupakan hasil interaksi dari semua faktor yang mempengaruhi penyerapan unsur tersebut dari dalam tanah. Pada pengujian jaringan tanaman diambil 16 contoh tanaman yang berbeda dan merata pada masing-masing level bagan warna daun. Pengambilan satu contoh jaringan tanaman diperlukkan bobot minimal 25 gram kering. Jaringan tanaman yang akan dianalisis adalah N-Kjeldahl, P, dan K. 7. Penggunaan Bagan Warna Daun Hasil dari pengamatan dengan pengambilan gambar kemudian dibandingkan dengan penggunaan bagan warna daun. Pengukuran tingkat kehijauan daun padi dengan BWD dimulai pada saat tanaman berumur 25-28 HST atau selang 7-10 hari setelah pemupukan pertama. Pengukuran daun dilakukan dengan mengambil satu sample daun untuk satu tanaman. Warna dari tiap daun yang terpilih diukur dengan menempatkan bagian tengah daun di atas standar warna untuk dibandingkan (Gambar 4). Gambar 4. Pengukuran bagan warna daun (BWD) untuk mengukur warna daun dalam penetapan pemupukan N pada tanaman padi Selama pengukuran, daun yang sedang diukur terlindungi oleh badan karena pembacaan warna daun dipengaruhi oleh sudut matahari dan intensitas matahari. Pengukuran dilakukan oleh orang yang sama pada waktu yang sama, supaya nilai pengukuran lebih akurat. 8. Pemetaan Hasil dari pengolahan citra dan pengukuran dengan bagan warna daun kemudian dibandingkan, sehingga hasil informasi lebih tepat. Hasil informasi kemudian diterjemahkan ke dalam peta spasial. Peta spasial tersebut berupa wilayah yang dibagi menjadi beberapa 18
petak sawah. Tiap petak menunjukkan informasi kekurangan dan kelebihan pupuk serta dosis aplikasi yang dibutuhkan. Informasi tersebut diterjemahkan ke dalam bentuk nilai warna. Nilai warna warna hijau tua menunjukan dugaan lahan tersebut subur sampai nilai warna hijau kekuningan yang menunjukan dugaan lahan tersebut tidak subur. 19