III. METODOLOGI
A. Tempat dan Waktu Pelaksanaan
Kegiatan penelitian ini dilaksanakan selama tiga bulan terhitung dari minggu kedua April 2009 sampai minggu awal Juli 2009 di Laboratorium Teknik
Pengolahan Pangan dan Hasil Pertanian TPPHP, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Percobaan dan perancangan sistem kontrol
dan monitoring akan dilakukan di rumah kaca yang terdapat di Laboratorium Lapangan Departemen Teknik Pertanian IPB. Rencana kegiatan penelitian dapat
dilihat pada Lampiran 1.
B. Bahan Dan Peralatan
Bahan untuk penelitian ini adalah tanaman tomat hibrida varietas Menara, media tanam arang sekam yang sudah disterilkan, polibag, dan unsur hara atau
nutrisi AB Mix yang dikhususkan untuk pertumbuhan tanaman tomat. Tripod 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 Leuwikopo.
Peralatan yang digunakan adalah satu unit rumah kaca, kamera CCD, satu set komputer dengan bingkai penangkap citra image frame grabber, dan sebuah
program pengolah 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 tanaman 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 bagan Gambar 6. Dari bagan ini dapat kita ketahui bahwa
penelitian mengenai pertumbuhan dan kebutuhan nutrisi tanaman tomat menggunakan objek berupa sekelompok tanaman tomat. Tanaman-tanaman
tomat diamati pertumbuhannya 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.
Adapun proses pra pengamatan dapat dijelaskan melalui beberapat tahapan sebagai berikut :
C.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 berlubang-lubang. Setelah mencapai suhu 80
o
C, waktu sterilisasi ditambah dua jam lagi dan biasanya agar media tanam mencapai suhu
80
o
C dibutuhkan waktu empat jam, sehingga total waktu sterilisasi adalah Gambar 6. Diagram fertigasi otomatis berdasarkan analisis citra digital
Analisis Program
Pengolah Citra Digital
Via Firewire Sampel
Tanaman Kamera CCD
Tampilan di Layar
Komputer
Output Program
Pompa Fertigasi
Disimpan dalam format bitmap
.bmp
enam jam. Lama waktu sterilisasi tergantung dari keadaan cuaca saat berlangsungnya kegiatan tersebut. Setelah media semai selesai disterilkan,
maka biarkan sampai dingin.
C.2. Persemaian
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 tray. Wadah ini digunakan pada awal menyemai saja, setelah benih berkecambah berumur
tiga minggu maka semaian dipindahkan ke wadah polibag ukuran 30 cm×30 cm. Sebelum kegiatan semai dimulai, terlebih dahulu media sekam
dijenuhkan dengan menyiram air secukupnya ke dalam media tanam. Benih diambil dengan menggunakan pinset, lalu ditanam sedikit di bawah
permukaan supaya ketika kecambah muncul akan relatif mudah untuk dipindahkan. Selanjutnya tray ditutup dengan kertas agar terjaga
kelembabannya. Pada Gambar 3 dapat dilihat proses tanaman tomat saat masuk di dalam tray. Pemeliharaan yang dilakukan sebelum benih
berkecambah hanya disiram air saja, tidak ditambahkan hara karena cadangan makanan benih dianggap cukup untuk masa pertumbuhannya.
Selain itu, penempatan benih di dalam rumah kaca harus terkena sinar matahari dan naungan segera dibuka ketika benih sudah berkecambah.
Apabila terlambat akan menyebabkan benih tidak tumbuh secara proporsional. Dalam arti kata, batang 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 09.00 WIB sampai 11.00 WIB, lalu dimasukkan ke tempat terlindung setelah pukul 12.00 WIB sehingga benih
akan tumbuh segar dan proporsional seperti pada Gambar 7.
Gambar 7. Benih tomat di dalam wadah tray yang baik mutunya
C.3. Pembibitan
Pada budidaya dengan menggunakan polibag, maka benih cukup dibesarkan dalam 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×30 cm. Umumnya benih yang
sudah siap dipindahkan memiliki jumlah daun lebih dari enam helai dengan catatan, benih yang baik adalah proporsional tinggi dan diameter
batangnya. Pada Gambar 8 adalah contoh benih yang kurang baik mutunya. Bibit yang seperti ini, kemungkinan tumbuh relatif sangat kecil,
sehingga apabila digunakan untuk tanaman produksi sangatlah tidak dianjurkan dan lebih baik mengganti dengan bibit yang lebih baik
mutunya.
Gambar 8. Benih tomat yang kurang baik mutunya
C.4. Persiapan Infrastruktur
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. Gunkan sarung tangan, masker dan baju panjang seperti peralatan yang terlihat pada Gambar 9. Terlebih dahulu greenhouse disapu dan dipel,
selanjutnya disemprot menggunakan air hangat untuk membilas kotoran- kotoran yang masih menempel lalu disemprotkan cairan desinfektan selama
tiga hari berturut-turut untuk memastikan kebersihan ruangan dari kontaminan. Upaya ini harus dilakukan 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 dengan konsentrasi 31 liter asam nitrat per 97 liter air, lalu dibiarkan di dalam 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 hal yang penting adalah pengecekan terhadap
sambungan pipa-pipa agar tidak ada kebocoran. Bila 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 itulah tahapan ini haruslah dikerjakan
secara teliti dan menyeluruh.
Gambar 9. Peralatan sterilisasi greenhouse
C.5. Persiapan dan Peletakan Media Tanam
Arang sekam dan polibag dipersiapkan, pengisian media dilakukan di dalam greenhouse agar terjaga kebersihannya. Selain kebersihan media tanam,
operator harus dalam keadaan steril. Jangan sampai hama tanaman yang ada di tapak kaki atau sol sepatu sehingga ikut mengkontaminasi rumah kaca. Polibag
yang digunakan adalah ukuran 30 cm×30 cm dan polibag ini dapat dipakai 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 per polibag. Selanjutnya
dripper stick diarahkan dengan ditusuk dari jarak sekitar 3 cm-5 cm langsung ke daerah perakaran.
C.6. Pemeliharan
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 dipakai 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 tomat digoyang-goyang. Kegiatan ini dilakukan dua kali seminggu sejak bunga mekar. Kegiatan tadi
secara rutin 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. Gejala kekurangan air tanaman tomat dapat dilihat pada Gambar 10.
Setelah melalui tahap pindah tanam, maka tahapan selanjutnya adalah pengambilan citra tanaman tomat secara manual untuk dianalisis
pertumbuhannya. Kemudian dilaksanakan monitoring secara real time untuk dianalisis kebutuhan nutrisinya.
C.7. Pengambilan Citra Tomat Menggunakan Kamera Digital
Pengambilan citra tomat menggunakan kamera digital dilakukan untuk mengamati pertumbuhan tomat yang dilakukan secara manual,
pengambilan gambar dilakukan setiap hari dimana jarak pengambilan citra tomat adalah 20 cm, 25 cm, 30 cm, 35 cm, 40 cm, 45 cm, 50 cm, dan 55 cm.
Tujuannya agar ketika tanaman tumbuh besar, semua bagian depan tanaman dapat terekam di kamera digital. Sebelum dilakukan pengambilan gambar,
bentangkan kain merah yang digunakan sebagai latar belakang untuk tanaman. Setelah itu pengambilan citra pun segera dilakukan. Tujuan
Gambar 10. Gejala layu tanaman kekurangan air dan nutrisi
pembentangan kain merah ini adalah untuk memudahkan pengambilan citra biner atau dengan kata lain, pada program yang akan dibuat akan dilakukan
menghapusan warna merah, sehingga citra yang terekam adalah murni citra tanaman tomat. Dari hasil pengambilan citra tanaman setiap harinya, maka
akan dilakukan analisis sehingga diperoleh ukuran area tanaman, tinggi dan lebarnya dalam satuan piksel. Gambar 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, tujuannya agar dapat output program komputer yang menganalisis ukuran tanaman dapat memberikan hasil yang baik.
C.8. Monitoring Berbasis Kamera CCD
Untuk mengoptimalkan pertumbuhan tanaman tomat, maka pemberian air dan unsur hara harus dikontrol sesuai dengan kebutuhannya. 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 perimeter citra. Dalam merancang sistem monitoring keadaan tanaman secara real time berkala,
maka citra tanaman perlu diambil secara berkala pula. Untuk itu perlu dibuat sistem penangkap citra yang terdiri dari kamera CCD, rel untuk pergerakan
kamera, motor penggerak kamera, dan komputer yang dilengkapi dengan kartu penangkap citra. Kamera CCD akan bergerak untuk menangkap citra
tanaman dari samping dan dari atas tanaman. Setelah sistem penangkap citra telah 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 lingkungannya, lalu output dari program adalah perlunya menjalankan pompa untuk irigasi atau tidak. Pengambilan citra ini
dilakukan secara terus menerus sejak tanaman masuk rumah kaca dengan
frekuensi dua hari sekali yaitu pada pagi dan petang hari. Saat program sudah berjalan, pada pagi dan petang kamera CCD akan menangkap citra tanaman
dan mengolahnya di komputer. Hasilnya berupa informasi akan 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 11 di bawah ini memperlihatkan skema sistem irigasi otomatis berdasarkan 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 11. Skema fertigasi otomatis berdasarkan citra kamera CCD
Komputer Pengendali
Pompa Air Kamera
CCD
x
Polibag Tangki Air dan
Nutrisi
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN