Bab II MINERAL NUTRISI HIDROPONNIK NFT UNTUK TUMBUHAN TOMAT
II.1 Sistem Hidroponik Hidroponik adalah cara bercocok tanam tanpa menggunakan tanah sebagai media tanamnya. Di kalangan umum istilah hidroponik dikenal sebagai “bercocok tanam tanpa tanah” [4]. Bercocok tanam dalam hal ini termasuk pembudidayaan di dalam pot atau wadah lainnya yang menggunakan air atau bahan porous seperti pecahan genting, pasir kali, kerikil maupun sterofoam. Salah satu penerapan dari prinsip dasar hidroponik adalah dengan menggunakan sistem Nutrient Filem Technique (NFT). Model budi dayanya adalah dengan meletakkan akar tanaman pada lapisan air yang dangkal. Air tersebut tersirkulasi dan mengandung nutrisi sesuai kebutuhan tanaman.
II.2 Larutan Nutrisi Hidroponik NFT Tumbuhan Tomat Pemberian nutrisi pada sistem pertanian hidroponik NFT berbeda dengan pemberian nutrisi pada sistem pertanian biasa. Pada sistem hidroponik NFT, makanan yang berupa campuran garam-garam pupuk dilarutkan dan diberikan secara teratur, sedangkan bercocok tanam di tanah, pemberian pupuk untuk tanaman hanya sekedar tambahan karena tanah sendiri pada dasarnya secara alami telah mengandung garam-garam pupuk. Pada hidroponik NFT, media tanam tidak berfungsi sebagai tanah. Media tanam hanya berguna sebagai penopang akar tanaman serta meneruskan air larutan mineral yang berlebihan sehingga harus porus dan steril.
5
Garam pupuk yangg diberikan harus menngandung seemua garam m pupuk yaang dibutuhkan tanamann. Untuk tannaman tomatt, nutrisi terssebut minim mal terdapat 16 elementt utama garaam pupuk yaaitu, karbon (C), hidrogeen (H), oksiggen (O), fosffor (P), kallsium (K), nitrogen (N N), sulfur (S S), calcium (Ca), Maggnesium (Mgg), tembagaa (Cu), seng (Zn), Molibbdenum (Moo), dan Klorin (Cl) [5].
I Irigasi Sistem NFT II.3 T Pada sistem Hidrooponik NFT T, nutrisi dialirkan dalam d wadaah penanam man (growin ng bed) beruppa talang. Wadah W penannaman dibuaat miring agaar nutrisi dappat mengaliir. Nutrisi yaang telah melewati waddah penanam man, ditampuung dalam bak b atau tan ngki dan kem mudian dipom mpa untuk dialirkan kem mbali.
Gambar 2.1 Skema Sisstem Hidroponiik NFT
Tinggi larutan nutrisi dibuat haanya 3 mm,, tidak bolehh lebih dari itu karena air yang terrlalu tinggi akan menyeebabkan oksigen terlarutt sedikit. Keecepatan alirran tergantu ung dari kemiringan wadah, w dalam m kasus inii kemiringannya adalah 2˚ dengan kecepatan 20-40 2 ml/mennit.
6
Setiap pemberian larutan nutrisi harus dapat melembabkan barisan tanaman secara seragam, untuk itu perlu ada pengukuran secara teratur kelembaban di tanaman dan udara sekitarnya. Dengan diketahuinya kelembaban udara, dapat diketahui pula waktu penyiraman yang tepat. Selain itu suhu larutan nutrisi harus dijaga agar tidak berada diatas suhu udara sekitar.
Dalam pengalirannya, air yang diberikan tidak boleh terikat oleh pori partikel. Ruang antarpartikel dalam substrat harus diisiap, bukan air, agar kadar oksigen di perakaran tetap tinggi. Pada kebanyakan sistem irigasi, pengisian uap air hanya terjadi pada siang hari.
Frekuensi irigasi tergantung dari permukaan substrat, tahap pertumbuhan tanaman, dan faktor iklim. Substrat yang permukaannya kasar dan bentuknya teratur perlu disiram lebih sering dibanding yang bentuknya tidak teratur, porus, atau partikelnya berukuran kecil. Tanaman yang diletakkan di luar ruang harus lebih sering disiram karena penguapan yang terjadi lebih besar.
II.4 Metoda Resep Formula Pada dasarnya kebutuhan nutrisi tumbuhan berbeda untuk tiap fasanya. Fasa yang berbeda tersebut yang memungkinkan kita melakukan berbagai metode untuk bercocok tanam dengan hidroponik NFT. Salah satu metode yang digunakan adalah resep formula, yaitu metode yang didasarkan pada data kebutuhan tumbuhan terhadap umur tumbuhnya. Metode resep formula untuk
7
fasa tanaman tomat terbagi menjadi 5 fasa pertumbuhan [6] seperti ditunjukkan oleh tabel di bawah ini1
Transplant to 1st cluster
Fertilizer
Monopotassium Phosphate Potassium Nitrate Magnesium Sulfate Potassium Chloride Micronutrient Calcium Nitrate Iron Chelate
22 16 40 0 1 30
gr gr gr gr L gr
1st cluster to 2nd cluster 22 16 40 0 1 42
2nd cluster to 3rd cluster
gr gr gr gr L gr
22 20 40 4 1 51
3rd cluster to 4th cluster
gr gr gr gr L gr
2,8 gr 2,8 gr 2,8 gr Tabel 2.1 Data kebutuhan nutrisi tumbuhan
4th cluster to termination
22 20 48 4 1 63
gr gr gr gr L gr
22 32 48 4 1 63
gr gr gr gr L gr
2,8
gr
2,8
gr
Garam pupuk yang mengambil peranan dalam formula ini terbagi menjadi 6 garam pupuk utama (macronutrient) yaitu Monopotassium Phosphate, Potassium Nitrate, Magnesium Sulfate, Potassium Chloride, Calcium Nitrate, dan Iron Chelate, sedangkan 5 garam pupuk pembantu (micronutrient)nya adalah Manganese Sulfate, Solubor, Cooper Sulfate, Zinc Sulfate, dan Sodium Molybdate.
Dalam siklus hidup tanaman tomat, kebutuhan dari garam pupuk pupuk sekunder (micronutrient)
akan
selalu
tetap
pada
setiap
fasanya,
juga
jumlah
kebutuhannyapun hanya satu liter untuk masing-masing fasa. Hal ini berbeda jauh dengan jumlah kebutuhan garam pupuk utama yang masing-masing total pencampurannya berjumlah dua ratus liter air.
1
[6] Tabel 7. Formula 5. Tomatoes (rockwool, perlite, dan NFT) (Hochmuth 1990).
8
Dalam formula ini digunakan Monopotasium Phosphate untuk menyediakan unsur
phospor/fosfor
(P)
dan
beberapa
unsur
pottasium/kalium
(K).
Monopotassium Phosphate sendiri adalah garam pupuk utama penyedia unsur P. Untuk kebutuhan N disuplai oleh Potassium Nitrate dan Calcium Nitrate, Magnesium dan Sulfur disediakan oleh Magnesium Sulfate, sedangkan Chloride menjadi bagian dari suplai Potassium Chloride. Beberapa unsur lainnya telah disediakan oleh garam pupuk micronutrient, sementara itu kebutuhan unsur karbon, hidrogen, dan oksigen bisa disuplai dari udara dan air.
Untuk tiap siklus fasa dari tanaman tomat, pembibitan dilakukan selama empat minggu, sedangkan transplant to first bloom (muncul bunga sampai mekarnya buka pertama) selama tiga sampai empat minggu. Fasa ini bergantung dari suhu di lingkungan penanaman. Jika suhu sangat panas, lama fasa ini dapat kurang dari tiga minggu. Sementara fasa selanjutnya berselang selama satu minggu untuk pertumbuhan bunga sampai tidak tumbuh bunga sama sekali. Pembenihan dilakukan paling baik pada bulan agustus, mengingat saat itu udara akan sangat panas dan kemungkinan transplant dapat dilakukan pada awal bulan september. Hasil dari buah dapat dinikmati pada bulan desember, dan panen buah dapat terus tumbuh hingga bulan Juni.
II.5 Konsentrasi Unsur Hidroponik NFT Konsentrasi suatu zat berkaitan erat dengan massa m atau volume V zat terlarut yang berada dalam pelarut ataupun larutan yang banyaknya telah ditentukan. Untuk mengungkapkan kuantitas-kuantitas konsentrasi unsur dari metode resep formula digunakan persamaan berikut:
9
Konsentrasi Larutan (Molar) =
mol zat pelarut (mol) liter larutan (liter)
(2.1)
Mol zat pelarut sendiri merupakan ekspresi dari gram Mr dari unsur yang ditinjau, sehingga untuk mendapatkan jumlah molekul unsur perlu dibagi dengan Mr dari tiap-tiap unsur larutan yang dipakai.
Untuk pencampuran sejumlah larutan, maka konsentrasi akhir dari total larutan mengikuti persamaan berikut: (2.2) [Mfinal] merepresentasikan dari konsentrasi yang didapat selama pencampuran, konsentrasi ini merupakan pencampuran dari beberapa larutan lainnya [Mn]dengan jumlah larutan dinyatakan dengan indeks Vtotal.
Untuk kasus larutan yang diamati, modifikasi persamaan (2.2) berubah menjadi, 2.3 Indeks t menyatakan kasus untuk tabung yang diamati, dengan n adalah nomor pengukuran dari percobaan yang dilakukan.
Untuk mendapatkan konsentrasi akhir [Mfinal] yang diinginkan dari pencampuran larutan maka perlu ditentukan perbandingan jumlah volume dari masing-masing tabung yang akan dicampur. Ungkapan persamaan matematikanya dijelaskan oleh persamaan dibawah ini:
10
100%
2.4
Dimana [Mfinal] adalah konsentrasi akhir larutan, dengan [Mharapan] adalah konsentrasi yang diinginkan ketika pencampuran dilakukan. Selisih antara [Mfinal] terhadap [Mharapan] adalah kesalahan (error) dari perhitungan. Nilai kesalahan inilah yang selanjutnya menjadi acuan untuk menentukan besarnya jumlah volume yang perlu dialirkan.
Sementara itu, dari persamaan (2.2) dapat disederhanakan untuk mendapatkan konsentrasi akhir dari larutan totalnya. Dimana [M0n] mewakili nilai konsentrasi awal larutan ke-n dengan Vn adalah volume larutan ke-n. 2.5
Dengan mensubstitusi persamaan (2.4) dan (2.5) didapatkan perbandingan antara jumlah volume larutan ke-n yang perlu dialirkan terhadap jumlah volume total larutan lainnya. 1
100
2.6
Dalam kasus kali ini, konsentrasi unsur hidroponik NFT ini menggunakan jumlah larutan aquades sebanyak 25 liter untuk pencampuran padatan unsur Monopottasium Phosphate (Mr 174), Pottasium Nitrate (Mr 101), Magnesium Sulfate (Mr 120), dan Pottasium Chloride (Mr 74,5), sedangkan Calcium (II) Nitrate (Mr 164) dan Micronutrient membutuhkan masing-masing 50 liter dan 1
11
liter aquades untuk pencampurannya. Berikut data konsentrasi untuk masingmasing larutan:
Transplant 1st cluster to 2nd cluster 3rd cluster to 4th cluster to to 1st 2nd cluster to 3rd cluster 4th cluster termination cluster
Fertilizer
Monopotassium Phosphate
0,0051 M
0,0051 M
0,0051 M
0,0051 M
0,0051 M
Potassium Nitrate
0,0063 M
0,0063 M
0,0079 M
0,0079 M
0,0127 M
Magnesium Sulfate
0,0133 M
0,0133 M
0,0133 M
0,016 M
0,016 M
Potassium Chloride
0M
0 M
0,0021 M
0,0021 M
0,0021 M
0,0081 M 0,0113 M 0,0137 M 0,0169 M Tabel 2.2 Data konsentrasi larutan untuk tumbuhan tomat
0,0169 M
Calcium Nitrate
II.6 Model Pencampuran Nutrisi Model dari pencampuran nutrisi adalah memberikan jumlah konsentrasi sesuai kumpulan data pada tabel 2.2 untuk delapan tabung nutrisi. Setelah jumlah konsentrasi yang terdapat pada kedelapan tabung dipastikan sesuai dengan apa yang diharapkan, selanjutnya pengukuran konsentrasi di bagian tabung pencampur adalah fungsi dari banyaknya jumlah larutan yang masuk ke dalam tabung pencampur tersebut. Dengan demikian, jika di dalam tangki utama tidak terjadi pencampuran, maka tidak terjadi perubahan konsentrasi atau molaritas larutan di dalam tangki utama. Dengan kata lain, konsentrasi larutan di tangki utama sama dengan konsentrasi di tabung masing-masing larutan..
Pada kenyataannya, untuk mendapatkan nutrisi yang diinginkan perlu terjadi pencampuran dari masing-masing tabung sehingga.terjadi keseimbangan ketika larutan dari masing-masing tabung masuk dengan jumlah yang berbeda. Dari persamaan (2.1), diketahui bahwa untuk dapat mendapatkan jumlah konsentrasi
12
sesuai dengan data yang ada, maka jumlah volume larutan yang dikeluarkan dari masing-masing tabung haruslah sama.
Gambar 2.2 Model konsentrasi campuran di dalam tangki utama [3]
Pada gambar 2.2 diatas dijelaskan bahwa pada masing-masing pengaliran jumlah larutan yang masuk ke dalam tabung pencampur akan dikonversikan ketinggiannya –yang merupakan turunan dari volume–, ketinggian tersebut diwakilkankan sebagai jumlah konsentrasi yang masuk ke dalam tabung pencampur. Setelah semua tabung mengalirkan larutannya sesuai dengan setting yang dilakukan dan didapatkan konsentrasi yang diinginkan proses selanjutnya adalah mengalirkan larutan tersebut ke tanaman tomat yang ditinjau.
13
