Analysis of microclimate in a greenhouse in predicting flowering time and physiological maturity of tomato plants by using heat unit and artificial neural network method

ANALISIS IKLIM MIKRO DI DALAM RUMAH TANAMAN UNTUK
MEMPREDIKSI WAKTU PEMBUNGAAN DAN MASAK FISIOLOGIS
TANAMAN TOMAT MENGGUNAKAN METODE HEAT UNIT DAN
ARTIFICIAL NEURAL NETWORK

ABD. SYAKUR

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012

PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Analisis Iklim Mikro di
Dalam Rumah Tanaman Untuk Memprediksi Waktu Pembungaan dan Masak
Fisiologis Tanaman Tomat Menggunakan Metode Heat Unit dan Artificial Neural
Network adalah karya saya dengan arahan komisi pembimbing dan belum pernah
diajukan dalam bentuk apa pun kepada 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 disertasi ini.

Bogor, Januari 2012

Abd. Syakur
NRP G261060031

 

ABSTRACT

ABD.SYAKUR. Analysis of microclimate in a greenhouse in predicting
flowering time and physiological maturity of tomato plants by using heat unit and
artificial neural network method. Supervised by YONNY KOESMARYONO,
HERRY SUHARDIYANTO and MUNIF GHULAMAHDI
The objective of the research was to analyze the microclimate in a greenhouse in
order to predict flowering time and physiological maturity of tomato by using heat
unit and artificial neural network method. The research was conducted at
Indonesian Agroclimate and Hydrology Research Institute (IAHRI), Cimanggu,
Bogor during the period of August – December 2010. Determining heat unit was

done by using temperature daily average data, and artificial neural network
(ANN) by using Matlab software. Measured data were divided into two parts: one
part was for training data, and the other part was for testing. The performance of
ANN model was described by the value of correlation coefficience (R). The
validation process that were ANN performance test on sample data never used
before in the training was done by calculating the RMSE (Root Mean Square
Error), Standard Error of Prediction (SEP) and Coefficient Variation (CV).
The result indicated that the heat unit during the growth of the plants was 1661 oC
day while the average temperature inside the greenhouse during the research was
27.1 oC, the average humidity was 74.2 %, and solar radiation intensity was 9.3
MJ/m2/day. The R values based on the prediction of flowering time was 0.51,
with value of RMSE, SEP and CV were 4.88, 26.43 and 69%. The R values
based on the physiological maturity was 0.63 while RMSE, SEP and CV were 2.1,
4.63 and 9 %, respectively.
The result of mesurement in the field indicated that the average flowering time in
the greenhouse was 34 dap (days after planting), and based on ANN simulation
model flowering time was 31 dap. The result of measurement indicated that of
physiological maturity was 49 daf (day after flowering), and based on ANN
simulation model was 48 daf.
Key word : microclimate, greenhouse, heat unit, artificial neural network

RINGKASAN
ABD. SYAKUR. Analisis Iklim Mikro di Dalam Rumah Tanaman Untuk
Memprediksi Waktu Pembungaan dan Masak Fisiologis Tanaman Tomat Dengan
Menggunakan Metode Heat Unit dan Artificial Neural Network. Dibimbing oleh
YONNY KOESMARYONO, HERRY SUHARDIYANTO dan MUNIF
GHULAMAHDI.
Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis iklim mikro di dalam rumah tanaman
untuk memprediksi waktu pembungaan dan masak fisiologis tanaman tomat
dengan menggunakan metode heat unit dan artificial neural network (ANN).
Penelitian dilaksanakan pada bulan Agustus sampai Desember 2010 di rumah
tanaman Balai Penelitian Agroklimatologi dan Hidrologi, Cimanggu, Bogor.
Penentuan heat unit dilakukan dengan menggunakan data rata-rata suhu udara
harian di dalam rumah tanaman. Sedang analisis data untuk pemodelan ANN
dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak (software) Matlab. Dalam
pemodelan ANN, data pengukuran di lapangan dipilah menjadi dua bagian; satu
bagian digunakan untuk data pelatihan (training) dan satu bagian lainnya
digunakan untuk data pengujian (testing). Model yang diperoleh dari data
pelatihan digunakan untuk data pengujian. Untuk mengevaluasi performa model
ANN atau kinerja jaringan ditentukan dari nilai koefisien korelasi (R) yang

diperoleh dari data pelatihan (training), sedang untuk pengujian (testing) dihitung
dari nilai RMSE (root mean square error), Standard Error of Prediction (SEP)
dan Coefficient of Variation (CV) antara nilai hasil prediksi berdasarkan
pemodelan ANN dan nilai pengukuran di lapangan (observasi).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa heat unit pertumbuhan tanaman tomat sejak
semai sampai masak fisiologis adalah 1661 oC hari, dengan rata-rata suhu udara di
dalam rumah tanaman selama penelitian berlangsung adalah 27.1 oC, rata-rata
kelembaban udara adalah 74.2 %, dan rata-rata intensitas radiasi surya 9.3
MJ/m2/hari.
Nilai R hasil prediksi waktu pembungaan adalah 0.51, dengan nilai RMSE, SEP
dan CV masing-masing 4.88, 26.43 dan 69%. Nilai R untuk masak fisiologis
adalah 0.63, dengan nilai RMSE, SEP dan CV masing-masing 2.1, 4.63 dan 9%.
Dari hasil pengukuran di lapangan menunjukkan rata-rata waktu pembungaan
tanaman tomat di dalam rumah tanaman yaitu pada 34 HST atau dengan satuan
panas (heat unit) 590 oC hari, sedang berdasarkan hasil prediksi dengan
pemodelan ANN yakni 31 HST atau dengan satuan panas 539 oC hari. Rata-rata
waktu masak fisiologis adalah 49 HSP (hari setelah pembungaan) atau dengan
satuan panas 848 oC hari, sedang berdasarkan hasil pemodelan ANN adalah 48
HSP atau dengan satuan panas 831 oC hari.
Metode ANN belum efektif dalam memprediksi waktu pembungaan dan masak

fisiologis tanaman tomat dengan menggunakan data iklim mikro dan data
agronomis tanaman. Untuk memperoleh hasil prediksi ANN yang lebih akurat
dibutuhkan jumlah sampel yang lebih banyak dengan melakukan penanaman
beberapa kali musim tanam sehingga akurasi ANN untuk memprediksi waktu
pembungaan dan masak fisiologis tanaman tomat dapat ditingkatkan.
kata kunci : iklim mikro, rumah tanaman, heat unit, artificial neural network

@ Hak Cipta milik IPB, tahun 2012
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
yang wajar IPB.
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB.

ANALISIS IKLIM MIKRO DI DALAM RUMAH TANAMAN UNTUK
MEMPREDIKSI WAKTU PEMBUNGAAN DAN MASAK FISIOLOGIS
TANAMAN TOMAT MENGGUNAKAN METODE HEAT UNIT DAN

ARTIFICIAL NEURAL NETWORK

ABD. SYAKUR

Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Agroklimatologi

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012

Penguji pada Ujian Tertutup : 1. Prof. Dr. Ir. Kudang Boro Seminar, M. Sc
(Guru Besar pada Departemen Ilmu Keteknikan
Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian IPB)
2. Dr. Ir. Impron, M. Agr Sc
(Staf Pengajar pada Departemen Geofisika dan
Meteorologi Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam IPB)
Penguji pada Ujian Terbuka :

1. Dr. Ir. Rini Hidayati, MS
(Staf Pengajar pada Departemen Geofisika dan
Meteorologi Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam IPB)
2. Dr. Ir. Sandra Arifin Azis, MS
(Staf Pengajar pada Departemen Agronomi dan
Hortikultura Fakultas Pertanian IPB)

Judul Penelitian

Nama
NRP
Program Studi

: Analisis Iklim Mikro di Dalam Rumah Tanaman Untuk
Memprediksi Waktu Pembungaan dan Masak Fisiologis
Tanaman Tomat Menggunakan Metode Heat Unit dan

Artificial Neural Network
: Abd. Syakur
: G261060031
: Klimatologi Terapan

Disetujui
Komisi Pembimbing

Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS
Ketua

Prof. Dr. Ir. Herry Suhardiyanto, M.Sc
Anggota

Prof. Dr. Ir. Munif Ghulamahdi, MS
Anggota

Diketahui

Ketua Program Studi

Dekan Sekolah Pascasarjana

Prof. Dr. Ir. Handoko, M.Sc

Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc. Agr

Tanggal ujian : 31 Januari 2012

Tanggal lulus :

PRAKATA
Puji dan syukur dipanjatkan kepada Allah SWT atas segala karuniaNya
sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Judul yang dipilih dalam penelitian
ini adalah Analisis Iklim Mikro di Dalam Rumah Tanaman Untuk Memprediksi
Waktu Pembungaan dan Masak Fisiologis Tanaman Tomat Menggunakan Metode
Heat Unit dan Artificial Neural Network.
Penulis menyampaikan

terima kasih dan penghargaan yang setinggi-

tingginya kepada :
Bapak Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS sebagai ketua komisi pembimbing
yang telah berkenan membimbing dan memberikan keleluasaan untuk
berkreatifitas dalam penulisan disertasi. Bapak Prof. Dr. Ir. Herry Suhardiyanto,
M.Sc sebagai anggota komisi pembimbing yang mengenalkan pemodelan ANN
dan pentingnya penulisan disertasi yang berkualitas. Bapak Prof. Dr. Ir. Munif
Ghulamahdi, MS sebagai anggota komisi pembimbing yang selalu memberikan
motivasi untuk penyelesaiaan dan penguji luar komisi pada Ujian Terbuka. Bapak
Prof. Dr. Ir. Handoko, M. Sc selaku Ketua Program Studi Agroklimatologi dan
seluruh staf pengajar Program Studi Agroklimatologi SPS IPB atas curahan ilmu
pengetahuan yang telah diberikan kepada penulis. Ibu Dr. Ir. Rini Hidayati, MS
selaku Ketua Departemen Geofisika dan Meteorologi F-MIPA IPB yang bertindak
sebagai penguji luar pada prelim lisan, sebagai pemimpin sidiag pada Ujian
Tertutup dan bersedia sebagai penguji luar komisi pada Ujian Terbuka. Bapak Dr.
Ir. Sobri Effendi, MS yang banyak memberikan masukan pada ujian prelim lisan.
Bapak Prof. Dr. Ir Kudang Boro Seminar, M. Sc atas masukan yang member
bobot pada karya ilmiah ini. Dr. Ir. Impron, M.Agr Sc yang telah bersedia sebagai
penguji luar komisi pada ujian tertutup dan telah bersedia memberikan data
lapangannya untuk analisis data. Terima kasih disampaikan kepada Kepala

Balitklimat Cimanggu, Bogor, khususnya kepada Bapak Dr. Ir. Aris Pramudia
yang telah menyediakan fasilitas rumah tanaman dan peralatan sehingga penulis
dapat melaksanakan penelitian.

Kepada Pak Rukman, tenaga teknisi di

Balitklimat yang membantu penulis dalam melaksanakan penelitian.

Terima

kasih juga disampaikan kepada teman-teman seangkatan penulis di Program Studi
AGK 2006 : Dr. Ir. Gusti Rusmayadi, M.Si, Dr. Ir. Popi Rejekiningrum, M. Si dan

Dr. Ir. Yayan Apriana, M.Sc, dan (alm) Muji Haryadi, S.Hut, M.Si. Kepada
Bapak Rektor dan Bapak Dekan Fakultas Pertanian Universitas Tadulako
disampaikan terima kasih atas tugas belajar sehingga penulis dapat melanjutkan
studi di Program Doktor Sekolah Pascasarja Institut Pertanian Bogor dengan biaya
BPPS Terima kasih juga disampaikan pada Yayasan Toyota dan Astra (YTA)
Jakarta atas bantuan biaya penulisan Disertasi. Kepada Dr. Dewi Ratna Sari
Saputro terima kasih atas bantuan analisis data dan bahasa pemrograman. Terima
kasih disampaikan kepada rekan-rekan HIMPAST (Himpunan Mahasiswa
Pascasarjana Sulawesi Tengah). Kepada penulis dr. Abdullah Mansur, DHSM,
M. Kes, adik penulis Muh. Arifin, Muhlisah, ST dan Mardiyah, ST penulis
mengucapkan banyak terima kasih atas bantuan moril dan materil selama penulis
melanjutkan studi. Demikian halnya kepada bapak dan ibu mertua, adik ipar serta
isteri penulis, Dilla Hikmayanti terima kasih atas doa, pengertian, dan keikhlasan
serta kasih sayangnya selama mendampingi penulis melanjutklan studi.

RIWAYAT HIDUP

Abd. Syakur dilahirkan di Donggala, Sulawesi Tengah pada tanggal 16
Januari 1968 sebagai anak kedua dari lima bersaudara dari ayah (alm) Muh.
Wahis dan ibu (alm) Rohana Mansur. Pada 2 September 2000 di Jakarta penulis
menikah dengan Dilla Hikmayanti.
Pendidikan sarjana ditempuh di Jurusan Budidaya Pertanian Fakultas
Pertanian Universitas Tadulako, Palu selesai tahun 1992.

Sejak tahun 1995

penulis diangkat sebagai staf pengajar tetap di Fakultas Pertanian Universitas
Tadulako. Pada tahun 1999 penulis melanjutkan ke Program Magister Sains di
Program Studi Agroklimatologi (AGK), Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian
Bogor, selesai tahun 2002.

Pada tahun 2006, penulis melanjutkan studi di

Program Doktor Program Studi Agroklimatologi Sekolah Pascasarjana IPB
dengan biaya BPPS.

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR ISI .................................................................................................. xix
DAFTA TABEL ............................................................................................ xxi
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xxiii
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xxv
1

PENDAHULUAN ...................................................................................
1.1 Latar Belakang ................................................................................
1.2 Perumusan Masalah .........................................................................
1.3 Tujuan ...... .......................................................................................
1.4 Hasil yang Diharapkan ....................................................................
1.5 Kerangka Pemikiran ........................................................................

1
1
3
5
6
6

2

TINJAUAN PUSTAKA ..........................................................................
2.1 Pengaruh Naungan Terhadap Pertumbuhan dan Perkembangan
Tanaman ..........................................................................................
2.2 Pengaruh Radiasi Surya Terhadap Pertumbuhan dan
Perkembangan Tanaman .................................................................
2.3 Pengaruh Suhu Udara Terhadap Pertumbuhan dan Perkembangan
Tanaman ........................................................................................
2.4 Botani dan Syarat Tumbuh Tanaman Tomat...................................
2.5 Artificial Neural Network (ANN) ................................................

11

3

BAHAN DAN METODE ........................................................................
3.1 Waktu dan Tempat .........................................................................
3.2 Bahan dan Alat ...............................................................................
3.3 Metode Penelitian ...........................................................................
3.3.1 Pengamatan/Pengukuran Iklim Mikro ...................................
3.3.2 Pengukuran Komponen Agronomi ........................................
3.3.3 Perhitungan Satuan Panas (Heat Unit)………………......
3.3.4 Teknik Budidaya Tomat di dalam Rumah Tanaman……
3.3.5 Penyusunan Model Artificial Neural Network ......................
3.3.6 Analisis Data ..........................................................................

38
38
38
38
38
39
39
40
41
46

4

HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................
4.1. Kondisi Iklim Mikro di Dalam Rumah Tanaman...........................
4.2. Fase Perkembangan Tanaman Tomat di Dalam Rumah
Tanaman (heat unit) ........................................................................
4.3. Prediksi Waktu Pembungaan dan Masak Fisiologis
Tanaman dengan Pemodelan ANN................................................
4.4. Pembahasan Umum ……………………………………………..

47
50

11
16
19
21
29

54
51
54

5

KESIMPULAN DAN SARAN ..............................................................
5.1. Kesimpulan ...................................................................................
5.2. Saran
......................................................................................

60
60
60

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................
LAMPIRAN
.......................................................................................

61
66

DAFTAR TABEL
Halaman
1
2
3
4

Beberapa Penelitian yang Menggunakan Metode ANN ...........................
Panjang gelombang radiasi dan pengaruhnya pada tumbuhan
(Ross, 1975) .............................................................................................
Pengaruh spektrum cahaya terhadap pertumbuhan tanaman ....................
Peubah cuaca/iklim selama fase perkembangan tanaman tomat ..............

9
17
18
50

DAFTAR GAMBAR
Halaman
1

Proses perpindahan panas dalam rumah tanaman (diadaptasi dari
Suhardiyanto, 2009) .....................................................................................

2. Pertumbuhan tanaman sebagai fungsi suhu pada empat spesies
tumbuhan (Sumber : Salisbury dan Ross 1995)..........................................

8
21

3. Aktivitas enzim dan suhu. I laju reaksi dengan Q10 = 2 khas
untuk berbagai reaksi kimia yang dikendalikan enzim.
III reaksi dengan Q10 = 6 khas untuk denaturasi protein.
II kurva perkiraan selisih antara laju reaksi enzim dan
Denaturasi (Sumber : Salisbury dan Ross 1995).......................................... 22
4. Susunan neuron manusia (a) ........................................................................ 30
5. Susunan neuron manusia (b) ........................................................................ 30
6. Model matematika ANN .............................................................................. 31
7. Model multilayer neural network (Rich dan Knight, 1983) ........................ 32
8. Multilayer feedforward network .................................................................. 33
9. Diagram alir (flow chart) pemodelan dengan metode ANN ........................ 41
10. Struktur ANN yang dikembangkan untuk waktu pembungaan ................... 43
11 Struktur ANN yang dikembangkan untuk masak fisiologis ........................ 44
12. Suhu udara di dalam rumah tanaman selama penelitian berlangsung ......... 47
13. Kelembaban udara di dalam rumah tanaman selama penelitian .................. 48
14. Intensitas radiasi surya di dalam rumah tanaman selama penelitian
berlangsung .................................................................................................. 49
15. Hasil pelatihan (a) dan pengujian (b) waktu pembungaan tanaman
tomat ............................................................................................................ 51
16. Hasil pelatihan (a) dan pengujian (b) masak fisiologis tanaman tomat ....... 53

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1

Denah Tanaman Tomat di Dalam Rumah Tanaman ................................... 67

2

Bahasa Program Untuk Waktu Pembungaan ............................................... 68

3

Bahasa Program Untuk Masak Fisiologis .................................................... 69

4

Foto rumah tanaman di Balitklimat, Cimanggu, Bogor............................... 71

I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Cuaca dan iklim merupakan peubah utama yang mempengaruhi
pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Alasan utama yang melandasi
pentingnya mempelajari pengaruh cuaca pada tanaman yaitu : 1). pengetahuan
tentang cuaca tersebut akan membantu pemulia tanaman untuk memilih kultivar
yang cocok terhadap kondisi iklim tempat tumbuh tanaman; 2). dasar tersebut
akan membantu ahli agronomi dan fisiologi untuk menghitung efek cuaca pada
pertumbuhan, perkembangan, dan hasil tanaman sehingga mereka dapat
memutuskan pengaruh perlakuan dalam setiap percobaannya.
Iklim adalah salah satu faktor yang berpengaruh terhadap produktivitas
dan dapat mengoptimalisasi penggunaan sumberdaya dalam

sistem produksi

(Koesmaryono et al. 1997). Pada pertumbuhan tanaman hampir semua unsur
cuaca sangat mempengaruhinya, sedangkan faktor yang paling berpengaruh
terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanaman adalah suhu udara dan panjang
hari (Handoko 1994). Produk fotosintesis bruto sangat ditentukan oleh radiasi
Photosintetically Active Radiation (PAR), sedangkan suhu udara dan radiasi
inframerah sangat menentukan laju respirasi.
Sampai saat ini budidaya tanaman di dalam greenhouse (rumah tanaman)
telah digunakan oleh hampir seluruh negara di dunia, khususnya pada ketinggian
menengah karena hal itu dapat memungkinkan pengendalian kondisi meteorologi
yang sangat mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tanaman (Haraguchi
et al. 2005). Suhardiyanto (2009) mengemukakan bahwa penggunaan greenhouse
dalam budidaya tanaman merupakan salah satu cara untuk memberikan
lingkungan yang lebih mendekati kondisi optimum bagi pertumbuhan tanaman.
Selanjutnya disebutkan bahwa penggunaan greenhouse (rumah tanaman)
memungkinkan dilakukannya modifikasi lingkungan yang tidak sesuai bagi
pertumbuhan tanaman menjadi lebih mendekati kondisi optimum bagi
pertumbuhan tanaman.
Penggunaan naungan rumah plastik atau dalam istilah Suhardiyanto (2009)
“rumah tanaman” diterapkan untuk menjawab tingginya permintaan akan
kebutuhan terhadap buah-buahan, sayuran, dan bunga. Pada penelitian ini

2

digunakan tanaman tomat (Lycopersicum esculentum Mill) yang dibudidayakan
dalam rumah tanaman sebagai indikator karena tanaman ini merupakan kebutuhan
sehari-hari yang dikonsumsi masyarakat, dan seringkali petani kita mengalami
kesulitan dalam budidaya tanaman tomat karena kendala cuaca/iklim (utamanya di
saat musim hujan). Disamping itu, tanaman tomat juga merupakan salah satu
tanaman yang penting dan utama di Indonesia. Tomat menempati peringkat
kelima dari produksi buah-buahan dan sayuran di Indonesia (Impron 2011)
Pertumbuhan dan perkembangan tanaman merupakan rangkaian proses
pembelahan sel dan diferensiasi sel dalam bentuk dua fase, yaitu vegetatif dan
generatif Tumbuhan tumbuh karena adanya meristem yang menghasilkan sel baru,
yang kemudian membesar dan berdiferensiasi. Fase perkembangan sel melalui
pembelahan dan pembesaran serta diferensiasi sel terjadi setiap saat pada akar,
batang dan daun (vegetatif).
pertumbuhan

dan

memberikan

Tumbuhan meningggalkan catatan riwayat
kemungkinan

untuk

menduga

potensi

pertumbuhannya. Sesudah akar, batang dan daun kemudian terbentuk bunga, buah
dan biji (generatif) untuk melestarikan spesies dan melengkapi daur hidupnya
(Salisbury dan Ross 1995).
Pertumbuhan dan perkembangan tanaman berlangsung secara terusmenerus sepanjang daur hidupnya, bergantung pada tersedianya meristem, hasil
asimilasi, hormon dan substansi pertumbuhan lainnya, serta lingkungan yang
mendukung. Secara agronomi pertumbuhan tanaman dapat dinyatakan sebagai
fungsi genotype dan lingkungan. Meristem pucuk menghasilkan pemula daun
atau pembungaan, tergantung pada fotoperiode dan kemungkinan interaksi dengan
temperatur. Setelah induksi pembungaan, terjadi transisi morfologis meristem
dari keadaan vegetatif ke keadaan generatif (Gardner et al. 1991).
Secara fisiologi pertumbuhan dan perkembangan tanaman adalah
penggunaan bahan makanan untuk pembentukan protoplasma dan dinding sel.
Protoplasma terbentuk dari protein, sedangkan dinding sel terbentuk dari
karbohidrat.

Untuk kegiatan pertumbuhan (pembelahan sel secara mitosis),

pengangkutan air, karbohidrat dan protein serta zat-zat lain ke arah mesitem harus
berjalan lancar melalui pembuluh xilem da floem.

Akibatnya terbentuk pucuk-

pucuk baru, ranting dan daun dan perpanjangan akar. Proses pembentukan bunga

3

dimulai dengan pembelahan dari sel meristem ranting dan dahan melalui
pembelahan miosis menjadi sel-sel meristem generatif. Perubahan ini terjadi
akibat masuknya macam-macam zat hormon dan zat lain ke dalam sel meristem.
Perubahan dari meristem vegetatif ke generatif membawa perubahan besar
terhadap kehidupan tanaman : aktivitas respirasi meningkat, asimilasi meningkat,
dan dengan demikian kecepatan pengangkutan air, makanan dan hara ke arah
bunga juga meningkat (Darmawan dan Baharsjah 2010). Secara agronomi dan
fisiologi pertumbuhan dan perkembangan tanaman dari fase vegetatif ke generatif
merupakan suatu rangkaian yang berlangsung secara teratur untuk melengkapi
daur hidup suatu tanaman. Hal ini dapat dibuat suatu pola dalam bentuk kurva
pertumbuhan yang berbentuk sigmoid.
Tanaman akan memberikan respon fisiologi akibat interaksinya dengan
lingkungan.

Respon ekofisiologi sangat menentukan pertumbuhan dan

perkembangan, termasuk peningkatan produksi tanaman.

Proses-proses

ekofisiologi mempengaruhi efisiensi fotosintesis, juvenilitas, pembungaan,
pembuahan, perkecambahan, dan penuaan.

Lingkungan biotik yang direspon

tersebut antara lain : cahaya, suhu, dan kelembaban (Chozin 2006).
Campbell et al. (2001) mengemukakan masa pembungaan adalah periode
waktu antara terbentuknya bunga (jantan dan betina), kemudian terjadi
penyerbukan dan diikuti terbentuknya bakal buah. Sedangkan masa pematangan
adalah terbentuknya buah secara sempurna sampai masak fisiologis.
Waktu pembungaan dan matang fisiologis tanaman tomat merupakan fase
pertumbuhan generatif tanaman yang perlu diketahui. Dengan mengetahui hal
tersebut maka persiapan waktu panen dan produksi dapat lebih terencana atau
dapat dipersiapkan dengan baik, baik dari segi kuantitas maupun kualitas.

1.2. Perumusan Masalah
Dalam pembangunan pertanian, sumberdaya iklim seringkali tidak
memperoleh perhatian yang serius dibanding faktor tanah dan lainnya
(Koesmaryono 2005). Selanjutnya disebutkan bahwa di dalam budidaya pertanian
sering terjadi ketidakharmonisan antara sistem pertanaman dan karakteristik
iklim/cuaca sehingga menyebabkan rendahnya kuantitas dan kualitas produksi.

4

Pemberian naungan pada tanaman tertentu akan menyebabkan tanaman
tersebut memperoleh intensitas radiasi matahari dan suhu udara yang lebih sesuai
untuk pertumbuhannya. Dengan demikian pengaruh yang merugikan dari
intensitas radiasi surya yang berlebihan dan suhu udara yang tinggi dapat
dikurangi atau dihilangkan.
Penggunaan rumah tanaman merupakan salah satu metode budidaya
tanaman dalam lingkungan yang terkendali (Controlled Environment Agriculture).
Lingkungan pertumbuhan tanaman dijaga untuk berada atau mendekati kondisi
optimum bagi tanaman yang dibudidayakan (Suhardiyanto 2009).
Pengendalian lingkungan dapat meliputi beberapa parameter lingkungan,
seperti cahaya, suhu, kelembaban, konsentrasi CO2 dan sebagainya. Untuk kondisi
di kawasan yang beriklim tropika basah, pengendalian suhu udara sangatlah
penting. Kondisi lingkungan di sekitar tanaman perlu dijaga agar selalu mendekati
keadaan optimum bagi pertumbuhan tanaman (Suhardiyanto 2009).
Radiasi surya yang dibutuhkan oleh tanaman dapat masuk ke dalam rumah
tanaman sedangkan tanaman terhindar dari kondisi lingkungan yang tidak
menguntungkan, yaitu suhu udara yang terlalu rendah, curah hujan yang terlalu
tinggi, dan tiupan angin yang terlalu kencang. Di dalam rumah tanaman,
parameter lingkungan yang berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman, yaitu
radiasi surya, suhu udara, kelembaban udara, pasokan nutrisi, kecepatan angin,
dan konsentrasi karbondioksida dapat dikendalikan dengan lebih mudah.
Penggunaan rumah tanaman memungkinkan dilakukannya modifikasi lingkungan
yang tidak sesuai bagi pertumbuhan tanaman menjadi lebih mendekati kondisi
optimum bagi pertumbuhan tanaman (Suhardiyanto 2009).
Modifikasi iklim mikro (microclimate) dengan menggunakan rumah
tanaman dimaksudkan agar tanaman yang dibudidayakan dapat memperoleh
iklim/cuaca dan lingkungan tumbuh yang optimal sehingga dapat diperoleh
kuantitas dan kualitas produksi yang optimal. Disamping itu, teknologi ini
memungkinkan produksi secara lebih terencana, baik dan segi kuantitas, kualitas,
maupun waktu panen.
Dalam bidang pertanian, untuk menentukan faktor yang paling
berpengaruh terhadap pertumbuhan dan hasil produksi tanaman seringkali peneliti

5

mengalami kesulitan. Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan dan hasil
tanaman seperti tanah, cuaca/iklim, dan manajemen adalah sangat kompleks,
dimana untuk menentukan faktor yang paling berpengaruh dengan menggunakan
statistik seringkali tidak diperoleh hasil yang akurat.
Elizondo et al. (1994) menggunakan model Artificial Neural Network
(ANN) untuk memprediksi waktu pembungaan dan masak fisiologis tanaman
kedelai dengan menggunakan parameter input yang terdiri dari data iklim (suhu
maksimum, suhu minimum, dan fotoperiod) yang ditempatkan sebagai input
layer. Suhardiyanto et al. (2007) mengembangkan model ANN untuk pendugaan
suhu udara dalam rumah tanaman dengan menempatkan faktor lingkungan, seperti
kecepatan angin, kelembaban udara, radiasi matahari, suhu udara di luar rumah
tanaman, dan kemiringan atap dijadikan sebagai parameter input (Xi). Suhu udara
di dalam rumah tanaman dijadikan sebagai parameter output (Yk).
Hubungan filosofi antara input layer yakni parameter iklim mikro adalah
faktor iklim (intensitas radiasi surya, suhu dan kelembaban udara) menentukan
laju pertumbuhan vegetative tanaman (tinggi tanaman, jumlah daun, dan jumlah
tangkai daun).

Sebagai contoh intensitas radiasi surya yang tinggi akan

menghasilkan fotosintesis yang tinggi sehingga pertumbuhan lebih cepat.
Penelitian ini menggunakan metode heat unit dan pemodelan Artificial
Neural Network (ANN) untuk menentukan waktu pembungaan dan masak
fisiologis tanaman tomat yang ditumbuhkan di dalam rumah tanaman sebagai
parameter output (Yk) dan parameter input berbasis pada data iklim dan data
agronomis tanaman.

1.3. Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1). Menentukan fase pertumbuhan dan perkembangan tanaman tomat dengan
pendekatan konsep satuan panas (heat unit).
2). Menganalisis karakteristik iklim mikro (microclimate) di dalam rumah
tanaman untuk memprediksi waktu pembungaan dan masak fisiologis
tanaman tomat dengan menggunakan metode Artificial Neural Network
(ANN)

6

1.4. Hasil yang Diharapkan
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang keterkaitan
faktor iklim/cuaca dan faktor agronomis tanaman dalam memprediksi waktu
pembungaan dan masak fisiologis tanaman tomat yang ditumbuhkan di dalam
rumah tanaman dengan menggunakan metode ANN. Selain itu, model ANN yang
dibangun juga dapat digunakan untuk memprediksi parameter pertumbuhan
tanaman lainnya seperti tinggi tanaman, jumlah daun, dan jumlah tangkai daun
tanaman tomat.
1.5. Kerangka Pemikiran
Radiasi surya yang masuk ke dalam rumah tanaman sebagian akan
mengalami pemencaran (refleksi) ke angkasa, sedangkan sebagian lainnya
diteruskan (transmisi)

ke dalam rumah tanaman dan diserap (absorbsi) oleh

penutup rumah tanaman dan tanaman yang ada di dalamnya.
Proses aliran energi dalam rumah tanaman selengkapnya dapat dilihat pada
Gambar 1.
Radiasi
Surya

Ventilasi
Radiasi termal

ke angkasa
Konveksi

Konveksi

Ventilasi
Evaporasi

Evapotranspirasi
Konduksi

Gambar 1. Proses perpindahan panas dalam rumah tanaman (diadaptasi dari
Suhardiyanto 2009).

7

Radiasi surya yang merupakan radiasi gelombang pendek setelah
memasuki rumah tanaman berubah menjadi radiasi gelombang panjang. Radiasi
tersebut selanjutnya dipantulkan dan

mengenai atap rumah tanaman serta

dipantulkan kembali ke dalam rumah tanaman yang menyebabkan suhu udara
lebih tinggi dibandingkan dengan suhu udara di luar rumah tanaman. Karena
radiasi surya terdiri dari berbagai spektrum panjang gelombang, maka dilakukan
pengukuran terhadap intensitas radiasi surya yang masuk ke dalam rumah
tanaman. Demikian halnya dengan komponen cuaca/iklim lainnya seperti suhu
dan kelembaban udara.
Pengukuran parameter tanaman dilakukan untuk mengetahui seberapa
besar respon tanaman terhadap iklim/cuaca yang ada di dalam rumah tanaman,
utamanya terhadap waktu pembungaan dan matang fisiologis tanaman tomat.
Pengukuran parameter tanaman seperti tinggi tanaman, jumlah daun, dan jumlah
tangkai daun dimaksudkan untuk dijadikan sebagai parameter input (input layer)
digabungkan dengan parameter iklim/cuaca (intensitas radiasi surya, suhu udara
dan kelembaban udara) dalam pemodelan ANN untuk memprediksi waktu
pembungaan dan masak fisiologis tanaman tomat.
Metode ANN sudah banyak diterapkan untuk melakukan prediksi dalam
bidang klimatologi dan hidrologi. Lee et al. (1998) melakukan interpolasi spasial
untuk menduga curah hujan harian di 367 titik berdasarkan data curah hujan dari
100 stasiun yang terdekat di Swiss.

Model linier menggunakan ANN

menghasilkan prediksi yang sangat baik, sedangkan model linier di daerah yang
kecil memberikan hasil prediksi yang buruk.
Koesmaryono et al. (2007) telah memanfaatkan model ini

untuk

melakukan analisis dan prediksi curah hujan dan memanfaatkannya untuk
pendugaan produksi padi dalam rangka antisipasi kerawanan pangan di sentra
produksi Pulau Jawa. Model prediksi curah hujan yang disusun tersebut memiliki
sensivitas yang beragam, berkisar dari 0.380 di Ngale Ngawi hingga 0.848 di
Baros Serang. Model secara umum mampu menjelaskan 80 – 91% keragaman
data dengan rata-rata kesalahan pendugaan 3.1 – 9.8 mm.

8

ANN juga telah banyak digunakan dalm bidang pertanian dan
kehutananan. Liu et al. (2001) menggunakan ANN untuk memprediksi hasil
tanaman jagung. Suhardiyano et al. (2006) menggunakan ANN dan algoritma
genetik untuk menentukan waktu fertigasi pada sistem hidroponik tanaman
ketimun yang ditumbuhkan dalam rumah tanaman (greenhouse).

Hasil analisis

menunjukkan ANN mampu menjelaskan hubungan antara faktor lingkungan dan
volume fertigasi untuk sistem hidroponik berdasarkan kebutuhan air tanaman;
hasil yang diperoleh menunjukkan nilai prediksi menghampiri nilai pengukuran di
lapangan. Koefisien determinasi (R2) antara hasil prediksi dan nilai pengukuran
yaitu 0.9673, 0.9432 dan 0.8248 masing-masing pada fase vegetatif, pembungaan,
dan pembuahan.
Beberapa hasil penelitian lainnya yang terkait dengan model ANN dapat
dilihat pada Tabel 1.

9

Tabel 1. Beberapa penelitian terkait yang menggunakan metode ANN

No.
1.

Bidang
Pertanian

Penulis (author)

Fokus kajian

Elizondo et al. 1994

Model ANN untuk memprediksi
pembungaan
dan
matang
fisiologis kedelai.
2. Klimatologi Kok et al. 1994
Imitasi prosedur rumah tanaman
dengan menggunakan ANN.
3. Klimatologi Han dan Felker 1997
Estimasi evaporasi air tanah
harian menggunakan ANN.
4. Klimatologi Yang et al. 1997
Aplikasi ANN untuk simulasi
suhu tanah.
5. Pertanian
Liu et al. 2001
Model ANN untuk menentukan
hasil tanaman jagung.
6. Peternakan Cravener dan Roush 2001 Prediksi profil asam amino dalam
pakan ternak dengan algoritma
genetik dan ANN.
7. Pertanian
Kaul et al. 2003
Model ANN untuk memprediksi
hasil tanaman jagung dan kedelai.
8. Hidrologi
Bowden et al. 2003
Penentuan input untuk model
ANN dalam aplikasi sumberdaya
air.
9. Pertanian
Rowland et al. 2004
ANN
untuk
menentukan
indikator seleksi pertanian yang
berkelanjutan.
10. Pertanian
Soehardiyanto 2007
Pendugaan suhu udara dalam
rumah tanaman dengan indikator
faktor-faktor lingkungan.
Dari berbagai perkembangan riset yang menggunakan model ANN
sebagaimana yang telah dijelaskan sebelumnya, penelitian ini mengembangkan
model ANN untuk memprediksi waktu pembungaan dan masak fisiologis
tanaman tomat dengan menggunakan data iklim (suhu udara, kelembaban udara,
dan intensitas radiasi surya) serta data agronomis tanaman (tinggi tanaman,
jumlah daun, dan jumlah tangkai daun).

Selain itu, model ANN yang

dikembangkan juga dapat digunakan untuk memprediksi faktor pertumbuhan
tanaman tomat lainnya, seperti tinggi tanaman, jumlah daun, dan jumlah tangkai
daun.

10

11

II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pengaruh Naungan Terhadap Pertumbuhan dan Perkembangan Tanaman

Salah satu bentuk modifikasi iklim mikro pada tanaman yaitu dengan
penggunaan naungan rumah plastik. Rumah plastik atau rumah kaca (greenhouse)
adalah suatu bangunan yang ditutup dengan benda transparan untuk melindungi
tanaman dari pengaruh negatif lingkungan. Akibat penutupan ini akan diatur jenis
spektrum matahari yang dibutuhkan oleh tanaman dengan menggunakan jenis
penutup.
Struktur greenhouse berinteraksi dengan parameter iklim di sekitar
greenhouse dan menciptakan iklim mikro di dalamnya berbeda dengan parameter
iklim di sekitar greenhouse. Hal ini disebut sebagai peristiwa efek rumah kaca
(greenhouse effect). Suhardiyanto (2009) menyebutkan greenhouse effect
disebabkan oleh dua hal, yaitu:
1. Pergerakan udara di dalam greenhouse yang relatif sangat sedikit atau
cenderung stagnan. Karena struktur greenhouse yang tertutup dan laju
pertukaran udara di dalam greenhouse dengan lingkungan luar yang sangat
kecil. Hal ini menyebabkan suhu udara di dalam greenhouse cenderung lebih
tinggi daripada di luar.
2. Radiasi matahari gelombang pendek yang masuk ke dalam greenhouse melalui
atap diubah menjadi radiasi gelombang panjang. Radiasi gelombang panjang
ini tidak dapat keluar dari greenhouse dan terperangkap di dalamnya. Hal ini
menimbulkan greenhouse effect yang menyebabkan meningkatnya suhu udara
di dalam greenhouse.
Radiasi gelombang pendek yang masuk ke dalam greenhouse diubah
menjadi gelombang panjang karena melewati bahan penutup, yaitu atap dan
dinding serta dipantulkan oleh lantai maupun bagian konstruksi greenhouse.
Radiasi

gelombang

panjang

yang

terperangkap

di

dalam

greenhouse

menyebabkan naiknya suhu udara di dalam greenhouse. Untuk mengatasi masalah
tersebut, perlu diperhatikan bentuk greenhouse maupun sirkulasi udara di
dalamnya (Suhardiyanto 2009).
Pada mulanya greenhouse di kawasan yang beriklim subtropika banyak
digunakan dengan menggunakan kaca sebagai atap dan dinding. Hal ini terutama

12

jika greenhouse tersebut dibangun untuk fasilitas produksi tanaman sepanjang
tahun. Kaca merupakan bahan utama dalam pembuatan greenhouse (Suhardiyanto
2009).
Begitu juga yang terjadi di Indonesia, greenhouse pada umumnya
dibangun menggunakan kaca sebagai atap dan dinding. Itulah sebabnya
greenhouse kemudian identik dengan glasshouse dan diterjemahkan sebagai
rumah kaca. Namun dalam perkembangannya, penggunaan kaca sebagai bahan
penutup greenhouse sudah jauh tertinggal dibandingkan dengan penggunaan
plastik. Sehingga, istilah rumah kaca sebagai terjemahan dari greenhouse sudah
kurang tepat lagi. Agar lebih mencerminkan fungsi greenhouse sebagai bangunan
perlindungan tanaman maka digunakan istilah “rumah tanaman” sebagai
terjemahan dari greenhouse (Suhardiyanto 2009).
Rumah tanaman merupakan suatu bangunan yang berfungsi untuk
melindungi tanaman dari berbagai macam gangguan cuaca seperti hujan, angin,
dan intensitas radiasi matahari yang tinggi serta melindungi tanaman dari
serangan hama penyakit. Pada umumnya rumah tanaman diperlukan untuk
tanaman yang memiliki nilai ekonomi yang cukup penting seperti berbagai jenis
tanaman bunga-bungaan (diantaranya mawar, anyelir, gladiol, anggrek, dan
krisan), tanaman sayur-sayuran (diantaranya tomat, kapri, brokoli, sawi, dan
paprika), tanaman buah-buahan (diantaranya melon, anggur, dan semangka).
Selain itu, rumah tanaman di Indonesia sangat sesuai diterapkan untuk tanaman
komoditas ekspor yang menghendaki kualitas baik dan ukuran yang seragam
(Noor 2006).
Penggunaan rumah tanaman di kawasan yang beriklim tropika semakin
banyak, sebagai bangunan pelindung tanaman dalam budidaya sayuran daun,
sayuran buah, dan bunga. Tingginya suhu udara di dalam rumah tanaman dapat
mencapai tingkat yang memicu cekaman pada tanaman. Masalah lainnya adalah
tingginya kelembaban udara serta seringnya kerusakan atap rumah tanaman akibat
angin yang kencang (Suhardiyanto 2009). Selanjutnya disebutkan bahwa
tingginya kelembaban udara dapat rnengganggu pertumbuhan tanaman karena
merangsang pertumbuhan jamur yang rnenimbulkan penyakit pada tanaman. Oleh
karena itu, konsep rumah tanaman untuk kawasan yang beriklim tropika basah

13

perlu dikembangkan sesuai dengan kondisi iklim yang panas dan lembab tersebut.
Hal ini akan meningkatkan efisiensi penggunaan energi dalam pengendalian iklim
mikro di dalam rumah tanaman agar mendekati kondisi optimum bagi
pertumbuhan tanaman.
Di kawasan yang beriklim tropika basah, rumah tanaman berfungsi
sebagai bangunan pelindung tanaman 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 air dari daun
dan media, serta memudahkan perawatan tanaman (Suhardiyanto 2009).
Berdasarkan fungsi tersebut maka tidak tepat jika rancangan rumah
tanaman di kawasan yang beriklim tropika basah menggunakan rancangan rumah
tanaman subtropika yang umumnya dikembangkan dengan konsep greenhouse
effect. Untuk kawasan yang beriklim tropika basah, rancangan rumah tanaman
yang telah dikembangkan di kawasan yang beriklim subtropika perlu diadaptasi
dengan konsep umbrella effect tersebut. Rancangan rumah tanaman untuk
kawasan yang berikim tropika basah sering disebut juga adapted greenhouse
(Suhardiyanto 2009).
Ketika rumah tanaman mulai diperkenalkan di kawasan yang beriklim
tropika, terjadi adaptasi rancangan atap dari berbagai rumah tanaman yang umum
digunakan di kawasan yang beriklim subtropika. Adaptasi tersebut menjadi tiga
jenis rumah tanaman yang kemudian umum digunakan di kawasan yang beriklim
tropika, yaitu semi monitor, modified standard peak, dan modified arch. Masingmasing tipe rumah tanaman tersebut dilengkapi dengan bukaan ventilasi pada
bubungan. Bukaan ventilasi ini dibuat agar udara di dalam rumah tanaman yang
suhunya lebih tinggi dibandingkan dengan udara luar dapat mengalir keluar
melalui bukaan tersebut secara lancar (Suhardiyanto, 2009).
Suhardiyanto (2009) mengemukakan bahwa rancangan rumah tanaman
yang paling sesuai dan banyak digunakan di kawasan yang beriklim tropika
seperti Indonesia adalah modified standard peak dengan jumlah bentangan satu

14

atau lebih. Tipe atap tersebut memungkinkan bukaan ventilasi pada bubungan
rumah tanaman dapat dibuat dengan mudah dan strukturnya cukup stabil menahan
angin yang kencang. Untuk kawasan yang beriklim tropika orientasi rumah
tanaman sebaiknya memanjang ke timur dan barat sehingga atap rumah tanaman
menghadap ke utara dan selatan. Hal ini rnemungkinkan cahaya matahari dapat
mengenai tanaman secara lebih merata sepanjang hari. Namun, perbedaan yang
diakibatkan oleh perbedaan orientasi rumah tanaman ini tidak besar.
Modified standard peak greenhouse banyak digunakan di Indonesia karena
sesuai dengan kondisi iklim Indonesia yang memiliki intensitas radiasi matahari
dan curah hujan yang tinggi. Bentuk atap berundak dengan kemiringan tertentu
mempercepat aliran air hujan ke arah ujung bawah atap. Bentuk atap standard
peak

dengan

kemiringan

sudut

250

-

350

tergolong

optimal

dalam

mentransmisikan radiasi matahari (Suhardiyanto 2009).
Dengan bukaan ventilasi pada bagian bubungan, suhu udara di dalam
rumah tanaman tipe ini dapat dipertahankan pada tingkat yang dapat ditolerir oleh
tanaman. Hal ini terjadi karena pertukaran udara berlangsung melalui bukaan
ventilasi pada bubungan dan dinding yang ditutup dengan screen. Ketika tidak ada
angin bertiup, udara masih dapat keluar dari rumah tanaman melalui bukaan pada
atap. Perbedaan kerapatan udara terjadi karena perbedaan suhu udara. Suhu udara
di bagian atas rumah tanaman cenderung lebih tinggi dibandingkan dengan suhu
udara di bagian bawah. Hal ini menyebabkan terjadinya aliran udara ke atas, yaitu
ke arah bukaan pada atap, sehingga berlangsunglah ventilasi alamiah. Ketika
angin bertiup, ventilasi alamiah berlangsung secara lebih lancar (Suhardiyanto
2009).
Ventilasi alamiah perlu menjadi salah satu aspek pertimbangan yang
penting dalam perancangan struktur rumah tanaman di kawasan yang beriklim
tropika basah. Hal ini karena ventilasi alamiah merupakan metode yang sangat
murah untuk menjaga lingkungan di dalam rumah tanaman berada pada tingkat
yang baik bagi pertumbuhan tanaman. Selain itu, rancangan struktur rumah
tanaman sangat berpengaruh terhadap laju pertukaran udara dari dalam ke luar
atau sebaliknya melalui ventilasi alamiah. Pertukaran udara tersebut menentukan
kondisi iklim mikro di dalam rumah tanaman (Suhardiyanto 2009).

15

Ventilasi alamiah adalah pertukaran udara di dalam suatu bangunan
dengan udara di luarnya tanpa mengunakan kipas atau peralatan mekanik lainnya.
Pertukaran udara pada rumah tanaman sangat diperlukan untuk mencegah terlalu
tingginya suhu dan kelembaban udara. Selain itu, ventilasi alamiah juga menjaga
tersedianya CO2 yang sangat penting bagi proses fotosintesis pada daun tanaman
(Suhardiyanto 2009).
Tujuan penggunaan rumah tanaman adalah menciptakan iklim mikro yang
kondusif untuk pertumbuhan tanaman ketika kondisi iklim tidak kondusif. Atap
rumah tanaman sangat menentukan iklim mikro dalam rumah tanaman tersebut.
Pemilihan atap harus mempertimbangkan karakteristik fisik, termal, optik, dan
harga bahan tersebut (Suhardiyanto, 2009). Selanjutnya disebutkan bahwa
karakteristik termal atap rumah tanaman terhadap radiasi matahari meliputi
transmissivity, absorptivity, dan reflectivity. Dari segi optik, atap rumah tanaman
perlu mempunyai karakteristik dapat meneruskan sebanyak mungkin sinar tampak
yang diperlukan tanaman untuk fotosintesis.
Bahan dalam pembuatan sebuah rumah tanaman beraneka ragam.
Pemilihannya sangat ditentukan oleh banyak faktor, demikian pula mengenai
bentuk, konstruksi, dan sistem pengontrol lainnya disesuaikan dengan kondisi
iklim suatu daerah, tujuan penggunaan, jenis tanaman, dan biaya. Secara umum
bangunan rumah tanaman terdiri atas bagian kerangka sebagai penopang kekuatan
yang dapat terbuat dan besi, kayu atau bambu tergantung dari ketersediaan bahan
baku setempat. Masing-masing bahan baku tersebut mencerminkan ketahanan dan
kekuatan bangunan serta umur ekonomisnya.
Atap rumah tanaman terbuat dari bahan tembus pandang seperti kaca,
plastik film, fiberglass, panel aknilik dan panel polykarbonat (Noor 2006).
Konstruksi atap dan bahan plastik yang sesuai untuk Indonesia yang beriklim
tropis sehingga dapat mengurangi dari

pengaruh negatif

intensitas radiasi

matahari yang berlebihan. Jenis plastik terdiri atas plastik berproteksi UV dan
plastik biasa. Jika petani atau pengusaha ingin berinvestasi untuk jangka waktu
yang pendek, misalnya untuk beberapa tahun saja maka bahan penutup dari
plastik film dapat menjadi pilihan. Ada beberapa plastik film yang dapat
digunakan untuk bahan penutup rumah tanaman, yaitu polyethylene (PE), atau

16

polyvinyichloride (PVC) (Suhardiyanto 2009). Selanjutnya disebutkan bahwa PE
memiliki sifat fisik yang fleksibel dan ringan sehingga sering digunakan pada
rumah tanaman dengan atap melengkung. PE dapat mentransmisikan PAR 8587%. Kelemahan PE adalah umur pakainya yang hanya dua sampai empat tahun.
PE lebih popular sebagai bahan penutup rumah tanaman dibandingkan dengan
PVC. PE dengan UV stabilizer merupakan bahan penutup yang paling banyak
digunakan di Indonesia karena harganya relatif murah dan daya tahannya cukup
baik. Jenis plastik tersebut memiliki transmisivitas cahaya matahari yang baik,
serta tidak terlalu kedap terhadap radiasi gelombang panjang dibandingkan
dengan bahan kaca (Suhardiyanto 2009).
Naungan secara langsung berpengaruh terhadap intensitas cahaya yang
sampai di permukaan tajuk tanaman. Pemberian naungan pada tanaman selain
mengurangi intensitas cahaya juga spektrum cahaya yang diterima daun di bawah
naungan akan berbeda dengan spektrum cahaya langsung (Noor 2006). Bagian
energi matahari yang paling bermanfaat untuk fotositesis adalah spektrum cahaya
tampak (0.4 - 0.7 µm). Pada daerah tropik spektrum cahaya tampak dapat
mencapai 50 % dari total radiasi (Jones 1992).
Pemberian naungan akan menyebabkan iklim mikro di sekitamya berubah.
Pada siang hari sinar matahari yang masuk terhalang oleh naungan. Hal tersebut
menyebabkan berkurangnya akumulasi radiasi matahari yang sampai ke
permukaan tanah. Pada malam hari naungan dapat menahan radiasi gelombang
panjang yang dilepaskan permukaan tanah sehingga energi dari pelepasan radiasi
akan terakumulasi yang menyebabkan meningkatnya suhu udara di bawah
naungan. Keadaan masing-masing iklim mikro ini akan mempengaruhi proses
pertumbuhan dan perkembangan tanaman.
Pemberian naungan berpengaruh terhadap produksi tanaman. Hasil
penelitian terhadap tanaman lada menunjukkan secara umum tanaman di bawah
naungan 50% (tingkat radasi surya 50%) memperlihatkan hasil produksi tertinggi
dibandingkan dengan tingkat radiasi 75% dan tanpa naungan (Faisal 1984).
Sumiati dan Filman (1994) mengemukakan bahwa hasil bobot buah cabai paprika
varietas Blue Star tertinggi dihasilkan dari tanaman yang dibudidayakan secara
konvensional di bawah naungan plastik transparan dengan kerangka naungan

17

berbentuk kubus setengah lingkaran dengan arah memanjang menghadap ke arah
timur-barat di Lembang, Jawa Barat. Sebaliknya, hasil penelitian Syakur et al.
(2003) menunjukkan bahwa penggunaan naungan plastik UV tidak berpengaruh
terhadap pertumbuhan dan produksi tanaman tomat, namun keunggulan dari
plastik ini yaitu memiliki waktu pemakaian yang lebih lama dan ketahanan yang
lebih baik dibanding plastik biasa.
Hasil penelitian Noor (2006) menunjukkan bahwa perlakuan naungan
27.5% dapat menurunkan intensitas radiasi matahari hingga 155 W/m2 (49%)
sehingga memberikan kondisi lingkungan yang sesuai untuk mendukung
pertumbuhan, produktivitas, dan mutu hasil paprika.
Kondisi optimum di dalam rumah plastik sebagaimana hasil penelitian
Yushardi (2007) yaitu pada penggunaan plastik polyetylena berproteksi ultraviolet
(UV) 14% dapat menurunkan suhu udara di dalam rumah plastik sebesar 3.0 °C
(7.4%).
Sumiati dan Filman (1994) mengemukakan penggunaan naungan plastik
bening dapat menekan evaporasi yang mungkin terjadi akibat tiupan angin,
sehingga kelembaban tanah tetap terjamin untuk pertumbuhan dan perkembangan
tanaman tomat. Selanjutnya dikemukakan bahwa naungan dapat menahan
percikan air hujan yang deras, sehingga dapat menekan gugurnya bunga dan buah
tomat serta menekan kemungkinan timbulnya penyakit. Hasil penelitian Sumiati
dan Filman (1994) menunjukkan bahwa naugan plastik bening secara nyata dapat
meningkatkan bobot buah per h