REKAYASA SISTEM HIDROPONIK NUTRIENT FILM TECHNIQUE BERDASARKAN KEMIRINGAN DAN HAMBATAN PADA MEDIA ALIRAN AIR

ABSTRACT

THE DESIGN OF NUTRIENT FILM TECHNIQUE HYDROPONIC BASED ON THE GRADIENT AND BARRIER

OF WATER FLOW

By Luki Purwandari

This experiment was aimed to study the Nutrient film Technique (NFT). The experiment was conducted in The Agriculture Faculty of Lampung University. Nutrient film Technique is one of the methods used in hydroponics. In this system, a part of roots submerge in the water from which fertilizers nutrients are uptaken.

The NFT was carried out by mean of gutters to deliver the nutrient solution. The effects of gutter gradient and barriers on the depth and felocity of the flow were studied. The plant (Kangkung) used in this study was held by using styrofoam. The gutter gradients studied consisted of three levels (1%, 3% and 5%), while the barries consisted of four levels (sand, split, fragments of the brick and newspaper). The objective of this research is to design NFT hidroponic system in a simple way refleeted into several gradient and to figur out the appropriate gradient and the barrier of the flow of NFT hydroponic system to get a better growth for the plant (Kangkung). Completely Randomized Design (CRD) was used with three replications and factorial arrangament. The combination produced 36 terms of trial.

The results showed that the 3% gradient and 9,78 mm dept of the flow was considered the best in that are flow velocity resulted was 0,38 m/sec. The better growth was shown in the treatment using barrier. The tall of plant reached to 22,22 cm and sum of leave was 10 leaves.

Keyword: Nutrient Film Technique Hydroponics, Gutter Gradient, Barrier of Current

ABSTRAK

REKAYASA SISTEM HIDROPONIK NUTRIENT FILM TECHNIQUE BERDASARKAN KEMIRINGAN DAN HAMBATAN

PADA MEDIA ALIRAN AIR

Oleh Luki Purwandari

Penelitian ini dilakukan untuk mempelajari system Nutrient Film Technique

(NFT). Penelitian dilakukan di Rumah Plastik Teknik Pertanian, Fakultas

Pertanian, Universitas Lampung.Nutrient Film Technique (NFT) merupakan salah satu metode bertanam secara hidroponik. Pada system ini, sebagian akar

terendam dalam larutan nutrisi.

Penetapan NFT dalam penelitian ini adalah untuk mempelajari efektivitas aplikasi kemiringan talang dan hambatan aliran. Penelitian dilakukan dengan mendesain sistem NFT, menguji aliran dengan pengambilan data kecepatan dan ketebalan aliran. Pengujian alat dilakukan pada tanaman (kangkung) dengan menanam tanaman pada talang yang ditopang Styrofoam.

Tujuan penelitian ini adalah merekayasa sistem hidroponik NFT yang sederhana dalam beberapa kemiringan dan mengetahui kemiringan dan hambatan aliran sistem hidroponik NFT yang sesuai agar diperoleh pertumbuhan tanaman (Kangkung) yang baik. Perlakuan yang dipakai pada penelitian ini adalah kemiringan talang yang terdiri dari tiga level (1% 3% dan 5% ). Perlakuan yang kedua terdiri dari empat level (hambatan yaitu pecahan batu, pecahan batu bata, pasir dan Koran). Rancangan percobaan menggunakan Rancangan Acak Lengkap dengan 3 ulangan dan tersusun secara faktorial. Kombinasi tersebut menghasilkan 36 satuan percobaan.

Kemiringan talang yang sesuai adalah 3% dengan hambatan pecahan batu atau batu split yang menghasilkan kecepatan aliran air 0.38 m/det dan ketebalan aliran air 9.78 mm. Pertumbuhan tanaman yang baik ditunjukkan pada perlakuan dengan hambatan. yang diperoleh tinggi tanaman 22.22 cm dan jumlah daun 10 helai.

DAFTAR PUSTAKA

Anggrahini. 1997. Hidrolika Saluran Terbuka. Surabaya. Citra Media Bruce, R. M. 2004. Mekanika Fluida. Jakarta. Erlangga.

Dake, J. M. K. 1983. Hidrolika Teknik. Jakarta. Taruna Grafica Erminawati, I. 2008.Makalah Seminar Hasil

http://www.scribd.com/doc/27055208/Makalah-Seminar-Hasil

Diakses pada tanggal 11-12-2010.

Oktaviana, K. H. 2008. Pengaruh Kontraksi Penampang. Jakarta. FT UI. Karsono, S. 2002. Hidroponik Skala Rumah Tangga. Jakarta. Agro Media

Pustaka.

Lingga, P. 1999. Hidroponik Bercocok Tanam Tanpa Tanah. Jakarta. Penebar Swadaya.

Lingga, P. 2005. Hidroponik Bercocok Tanam Tanpa Tanah Edisi Revisi. Jakarta. Penebar Swadaya.

Perdana, A. D. 2009. Budidaya Kangkung.

http://dimasadityaperdana.blogspot.com/2009/06/budidaya-kangkung.html. Diakses pada tanggal 02-9-2011

Prihmantoro, Heru, dan Indriani, H. Yovita. 1999. Hidroponik Sayuran Semusim untuk Bisnis dan Hobi. Jakarta. Penebar Swadaya.

Rosalina, N. E. V. 1992. Hidrolika Saluran Terbuka. Jakarta. Erlangga Saputra, A. T. Makalah Seminar.

http://jemeganteng.multiply.com/journal/item/1. Diakses pada Tanggal 21-11-2010

Setiawan, E. 2010. Makalah Sistem Hidroponik NFT.

http://dityawan.blogspot.com/2010/12/makalah-sistem-hidroponik-nft.html. Diakses pada tanggal 13-02-2011

Untung, O. 2003. Hidroponik Sayuran Sistem NFT (Nutrient Film Technique).

Jakarta. Penebar Swadaya.

Tim Karya Mandiri Tani. 2010. Pedoman Budi Daya Secara Hidroponik. Bandung. CV. Nuansa Aulia.

Mulyani, T. 2007. Pengaruh Media Tanam Pada Sistem Irigasi Para Terhadap Tumbuhan Selada (Lactuca Sativa L.) Secara Hidroponik. Lampung. Universitas Lampung

I. METODELOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat

Penelitian dilakukan bulan September 2011 yang bertempat di Rumah Plastik Lingkungan Jurusan Teknik Pertanian Universitas Lampung.

3.2 Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan adalah bak penampung (ember), talang (talang yang dipakai adalah talang yang memiliki panjang 3,9 m dan pipa PVC sebagai penyangga berukuran 1,5 inch), styrofoam, gelas plastik, pipa PVC, selang, pompa (1400 l/H), gergaji, ember, meteran, stopwatch, thermometer, pH meter, timbangan, oven dan perlengkapan alat tulis. Sedangkan bahan yang digunakan berupa air 60 liter. Air yang digunakan adalah air kran dengan suhu 29C. Sedangkan suhu air yang diberi campuran larutan nutrisi adalah 30,6C. Larutan

nutrisi dengan dosis 30 gram untuk Fertimix A maupun Fertimix B yang

terkandung (N= 115,22, P= 218,36 dan K= 281,64) mg/L dan bahan penghambat berupa; batu split (3 kg), pecahan batu bata (1,2 kg), pasir (0.15 kg) dan koran (7 lembar (57 cm x 30 cm)).

3.3 Metode penelitian

Penelitian menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) 2 perlakuan dengan ulangan sebanyak 3 kali. Perlakuan yang pertama adalah kemiringan talang yakni, kemiringan 1% (K1), 3% (K2) dan 5% (K3), sedangkan perlakuan kedua yaitu hambatan aliran adalah pasir (H1), pecahan batu/split (H2), pecahan batu bata (H3) dan koran (H4). Kombinasi tersebut menghasilkan 36 satuan

percobaan.

Tabel 1. Kombinasi Perlakuan

Kemiringan

Hambatan

H1 H2 H3 H4

K1 K1H1 K1H2 K1H3 K1H4

K2 K2H1 K2H2 K2H3 K2H4

K3 K3H1 K3H2 K3H3 K2H4

Pengaruh nilai tengah perlakuan di uji dengan analisis ragam dan jika hasilnya menunjukkan perbedaan yang nyata, maka diuji lanjut dengan menggunakan uji BNT.

3.4 Prosedur Penelitian

3.4.1 Merancang sistem NFT

Pelaksanaan penelitian ini dilaksanakan sebagai berikut:

1. Merancang kontruksi sistem NFT dengan ukuran sebagai berikut; Kemiringan 1%

Panjang pipa : 350 cm Tinggi maksimum : 56 cm

Tinggi minimum : 52 cm Kemiringan 3%

Panjang pipa : 350 cm Tinggi maksimum : 61 cm Tinggi minimum : 52 cm. Kemiringan 5%

Panjang pipa : 350 cm Tinggi maksimum : 66 cm Tinggi minimum : 52 cm.

Kemudian meletakkan ember dengan 60 liter air di bawah inlet talang. Lalu air keluar dan masuk dalam talang sepanjang 390 cm dengan bantuan pompa sehingga bersirkulasi terus menerus.

3.4.2 Mendesain Alat

(a)

(b)

Gambar 2. Desain Talang Tampak Atas

(c)

Gambar 3. Desain penempatan pompa dalam ember

3.4.3 Pengujian Aliran Rancangan Sistem NFT

Menghitung debit air dengan kecepatan dan kedalaman aliran air yang telah diamati dari inlet ke outlet untuk tiap masing-masing kemiringan dan faktor penghambat aliran sepanjang pipa, kemudian hasil pengamatan dibandingkan dengan rumus Manning yaitu sebagai berikut:

V= .R 2/3if1/2 yang mana,

R = dimana,

Kecepatan rata-rata aliran (V) Koefisian kekasaran (n) Kemiringan aliran (if)

Jari-jari hydraulik (R)

3.5 Pengumpulan Data

Metode pengumpulan data adalah melalui pengukuran kecepatan dan kedalaman aliran dan menghitung kecepatan secara teoritis menggunakan rumus Manning yang meliputi enam variabel yang dihitung adalah sebagai berikut:

a. Kecepatan rata-rata (v) b. Kedalaman normal (h) c. Koefisian kekasaran (n) d. Kemiringan aliran (if)

e. Luas penampang saluran (A), dan f. Jari-jari hydraulik (R)

3.6 Analisis data

Data hasil pengamatan dan pengukuran dianalisa untuk mengetahui karakteristik

hydraulik (hubungan hambatan dan kemiringan terhadap kecepatan dan ketebalan aliran) dan membandingkan kecepatan aliran pada pengamatan penelitian dengan perhitungan secara teoritis. Data hasil uji kecepatan dan kedalaman aliran melalui dua perlakuan dianalisa menggunakan Uji Beda Nyata Terkecil (Uji BNT)

Mulai

Mulai Studi Awal (studi pustaka)

Studi Lapangan

Persiapan Pembuatan alat: 1. Pembuatan gambar 2. Persiapan alat dan bahan 3. Merancang sistem NFT

Variabel Penelitian : Kecepatan, Kedalaman, Jari-jari Hidraulik, dan Luas penampang

Pembahasan

Kesimpulan dan Saran

Selesai 3.7 Pelaksanaan penelitian

Gambar 4. Diagram Alir Penelitian

Analisis

Analisis yang dilakukan bertujuan untuk menganalisis hubungan hambatan dan kemiringan talang terhadap kecepatan dan kedalaman aliran air; data perlakuan kemiringan dan hambatan diuji BNT dan membandingkan kecepatan aliran dilapang dengan teori.

1. Menguji aliran dengan mengukur kecepatan dan kedalaman aliran air 2. Menghitung jari – jari Hydrolik; R =

3. Menghitung kecepatan aliran secara teori dengan rumus Manning; V=1/n.R2/3_i f1/2

4. Pengujian alat yang memakai hambatan yang sesuai pada tanaman kangkung dengan mengukur tinggi tanaman, jumlah daun dan berat berangkasan.

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Jumlah penduduk Indonesia makin bertambah dan kesadaran masyarakat akan konsumsi sayuran meningkat. Selama ini penanaman untuk sayuran khususnya kangkung masih menggunakan cara menanam di tanah. Cara ini sangat

tergantung sekali kepada tingkat kesuburan tanah dan cuaca, selain itu hasil yang diperoleh terbatas akibat lahan yang semakin sempit khususnya diperkotaan. Sedangkan di zaman yang serba modern ini bertanam tidak lagi harus

menggunakan tanah. Berbagai metode bercocok tanam dapat digunakan, salah satunya adalah bertanam secara hidroponik.

Luas lahan yang sempit, kondisi tanah yang kritis, hama dan penyakit yang tidak terkendali, keterbatasan jumlah air irigasi, musim yang tidak menentu dan mutu yang tidak seragam bisa ditanggulangi dengan hidroponik. Bertaman secara hidroponik merupakan teknologi bercocok tanam yang menggunakan air, nutrisi dan oksigen (Tim Karya Tani, 2010).

Salah satu budidaya hidroponik adalah dengan sistem Nutrient Film Technique

(NFT). Sistem NFT memperlakukan tanaman hanya dengan larutan nutrisi yang disediakan dan dikirimkan ke sistem akar tanaman melalui air. Pemberian nutrisi pada NFT tidak jauh berbeda ketika memberikan nutrisi pada tanah dan

menghasilkan produktivitas yang tinggi dan berkualitas. Sehingga banyak petani hidroponik makin mengembangkan budidaya sistem ini dengan berbagai cara untuk memperoleh hasil yang maksimal.

Kemiringan talang sangat menentukan pertumbuhan tanaman pada teknik NFT. Kemiringan talang yang diperlukan minimal 1%. Menurut penjelasan Untung (2003), sebuah penelitian di Inggris membuktikan bahwa semakin curam talang NFT, semakin tinggi produksi tanaman. Tentu saja hal ini harus diimbangi dengan kecepatan aliran nutrisi yang memadai. Kecepatan dan ketebalan suatu aliran berkaitan erat akan kemiringan saluran aliran tersebut. Dengan mengubah kemiringan saluran sampai suatu nilai tertentu, kedalaman dan kecepatan akan berubah sehingga dicapai kondisi aliran yang berbeda pada debit yang sama (Anggrahini, 1997).

Menurut ulasan diatas, penulis ingin merekayasa sistem hidroponik NFT (Nutrient Film Technique) sederhana dengan beberapa kemiringan talang dan hambatan aliran air yang berbeda sehingga diperoleh nilai kecepatan dan kedalaman yang optimum dalam sistem NFT. Hal tersebut diharapkan dapat menyesuaikan kemampuan akar tanaman dalam penyerapan air dan nutrisi.

1.2 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Merekayasa sistem hidroponik Nutrient Film Technique yang sederhana dalam beberapa kemiringan.

2. Mengetahui kemiringan dan hambatan aliran sistem hidroponik Nutrient Film Technique yang sesuai agar diperoleh pertumbuhan yang baik pada tanaman sayuran khususnya tanaman kangkung

1.3 Hipotesis

Hipotesis yang diajukan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Kemiringan talang dan hambatan memberi pengaruh terhadap kecepatan dan ketebalan aliran air.

2. Adanya hambatan yang sesuai untuk aliran air pada masing-masing kemiringan.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian ini bagi pembaca dan penulis, mengetahui kemiringan dan hambatan yang sesuai untuk penanaman hidroponik sistem Nutrient Film Technique.

I. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Hidroponik

Hidroponik berasal dari Yunani, Hydroponic yang artinya hydro bearti air dan

ponous bearti kerja. Sesuai arti tersebut, bertanam secara hidroponik merupakan teknologi bercocok tanam yang menggunakan air, nutrisi dan oksigen. Pada budidaya hidroponik, semua kebutuhan nutrisi diupayakan tersedia dalam jumlah yang tepat dan mudah diserap oleh tanaman. Nutrisi itu diberikan dalam bentuk larutan yang bahannya dapat berasal dari bahan organik maupun anorganik. Pemberian nutrisi melalui permukaan media tanam atau akar tanaman.

Ketersedian nutrisi dalam bentuk cair itulah yang dipakai sebagai awal berpijak penerapan budidaya tanaman hidroponik.

Menurut Setiawan (2010), bertanam secara hidroponik dapat dilakukan di rumah sebagai hobi maupun untuk dikomersialkan. Beberapa kelebihan bertanam dengan sistem hidroponik ini antara lain:

a. Ramah lingkungan karena tidak menggunakan pestisida atau obat hama yang dapat merusak tanah.

b. Tanaman tidak merusak tanah karena tidak menggunakan media tanah dan juga tidak membutuhkan tempat yang luas.

c. Bisa memeriksa akar tanaman secara periodik untuk memastikan pertumbuhannya.

d. Pemakaian air lebih efisien karena penyiraman air tidak perlu dilakukan setiap hari.

e. Hasil tanaman bisa dimakan secara keseluruhan termasuk akar karena terbebas dari kotoran dan hama.

f. Lebih hemat karena tidak perlu menyiramkan air setiap hari, tidak membutuhkan lahan yang banyak, media tanaman bisa dibuat secara bertingkat.

g. Pertumbuhan tanaman lebih cepat dan kualitas hasil tanaman dapat terjaga. h. Tidak ada masalah hama dan penyakit tanaman yang disebabkan oleh bakteri,

ulat dan cacing nematod yang banyak terdapat pada tanah. i. Dapat ditanam kapan saja karena tidak mengenal musim.

Keuntungan hidroponik menurut Lingga (1999) yang disimpulkan adalah sebagai berikut:

 Produksi tanaman lebih tinggi ketimbang menggunakan media tanam tanah biasa.

 Lebih terjamin kebebasan tanaman dari hama dan penyakit.  Tanaman tumbuh lebih cepat dan pemakaian pupuk lebih hemat.

 Bila ada tanaman yang mati, bisa diganti dengan tanaman baru dengan mudah.  Tanaman akan memberikan hasil yang kontinu.

 Metode kerja yanag mudah distandarisasi, lebih memudahkan pekerjaan dan tidak membutuhkan tenaga kasar.

 Kualitas daun, buah atau bunga yang lebih sempurna dan tidak kotor.  Beberapa jenis tanaman malah bisa ditanam di musim lainnya dan hal ini

 Tanaman dapat tumbuh di tempat yang semestinya tidak cocok bagi tanaman yang bersangkutan.

 Tidak ada resiko kebanjiran, erosi, kekeringan ataupun ketergantungan lainnya terhadap kondisi alam setempat.

 Efesiensi kerja kebun hidroponik menyebabkan perawatannya tak banyak makan ongkos dan tak banyak memerlukan peralatan.

 Keterbatasan ruang dan tempat bukan halangan untuk berhidroponik. Bila perlu di dapur dan ruang tamu bisa digunakan untuk berhidroponik.

2.2 Tanaman Hidroponik

Batasan jenis tanaman yang dapat dihidroponikkan tidak jelas karena sampai sekarang jenis tanaman yang dapat dihidroponikkan selalu bertambah. Jenis tanaman yang telah banyak dihidroponikkan dari golongan tanaman hias antara lain philodendron, dracaena, aglonema dan spathyphilum. Jenis sayuran yang dapat dihidroponikkan antara lain paprika, tomat, mentimun, selada, sawi, kangkung dan bayam. Adapun jenis tanaman buah yang dapat dihidroponikkan antara lain melon, jambu air, kedondong Bangkok dan belimbing (Lingga, 2005).

2.3 Tanaman Kangkung

Kangkung termasuk suku Convolvulaceae (keluarga kangkung-kangkungan). Kedudukan tanaman kangkung dalam sistematika tumbuh-tumbuhan

diklasifikasikan ke dalam:

a) Divisio : Spermatophyta

b) Sub-divisio : Angiospermae

c) Kelas : Dicotyledonae

d) Famili : Convolvulaceae

e) Genus : Ipomoea

f) Species : Ipomoea reptans

Kangkung merupakan tanaman yang tumbuh cepat yang memberikan hasil dalam waktu 4-6 minggu sejak dari benih. Kangkung yang dikenal dengan nama latin

Ipomoea reptans terdiri dari 2 (dua) varietas, yaitu Kangkung Darat yang disebut Kangkung Cina dan Kangkung Air yang tumbuh secara alami di sawah, rawa atau parit - parit. Perbedaan antara kangkung darat dan kangkung air terlihat dari warna bunga, bentuk daun dan batang. Warna daun kangkung air berbunga putih kemerah-merahan, sedangkan kangkung darat bunga putih bersih. Bentuk daun dan batang kangkung air berbatang dan berdaun lebih besar dari pada kangkung darat dan warna batang pun berbeda, kangkung air berbatang hijau, sedangkan kangkung darat putih kehijau-hijauan. Bagian tanaman kangkung yang paling penting adalah batang muda dan pucuk-pucuknya sebagai bahan sayur-mayur. Kangkung selain rasanya enak juga memiliki kandungan gizi cukup tinggi,

mengandung vitamin A, B dan vitamin C, serta bahan-bahan mineral terutama zat besi yang berguna bagi pertumbuhan badan dan kesehatan (Perdana, 2009).

2.4 Dasar NFT

Dalam berbudidaya secara hidroponik diketahui beberapa cara dan salah satunya adalah sistem NFT (Nutrient Film Technique). Terdapat dua teknik utama dalam cara bercocok tanam hidroponik, yaitu yang pertama menggunakan larutan dan yang kedua menggunakan media. Metode yang menggunakan larutan tidak membutuhkan media keras untuk pertumbuhan akar, hanya cukup dengan larutan mineral bernutrisi. Contoh cara dalam teknik larutan yang umum dipakai adalah teknik larutan statis dan teknik larutan alir.

Menurut Tim Karya Tani Mandiri (2010), Nutrient Film Technique (NFT) merupakan salah satu tipe spesial dalam hidroponik. Konsep dasar NFT adalah suatu metode budidaya tanaman dengan akar tanaman tumbuh pada lapisan nutrisi yang dangkal dan tersirkulasi sehingga tanaman dapat memperoleh cukup air, nutrisi dan oksigen.

Fitur yang menentukan NFT adalah aliran dangkal bernutrisi yang terus-menerus melewati pertumbuhan akar tanaman. Tanaman diletakkan pada saluran dasar datar dengan set pada lereng untuk membantu dalam aliran. Sebuah pompa memberikan nutrisi ke saluran dan setelah melewati akar, larutan nutrisi mengalir kembali ke reservoir pusat. Pada semua sistem yang paling sederhana, sensor digunakan untuk memantau dan mengendalikan konduktivitas listrik (ukuran konsentrasi nutrisi) dan pH secara otomatis. Sebagian besar ruang saluran diisi

oleh akar basah yang dikelilingi oleh banyak udara. Hal ini memberikan oksigenasi yang baik di zona akar. Keuntungan utama dari NFT dibanding metode hidroponik lainnya adalah keseimbangan yang baik pada pasokan nutrisi, penyediaan air, dan oksigenasi. Tiga parameter pada sistem NFT yang harus benar dan disesuaikan pada setiap instalasi untuk memastikan kinerja adalah lereng saluran, saluran panjang dan laju aliran. Apabila membuat sistem NFT sendiri, diperlukan lapisan yang dangkal berdasar datar bak dan pompa

perendaman yang akan menyimpan air yang mengalir pada akar tanaman. Tanaman harus diletakkan secara berdekatan dengan media agar memungkinkan nutrisi untuk lebih mudah menempel pada akar. Pompa perendaman akan menerus mensirkulasi air untuk kembali ke dalam sistem karena air secara terus-menerus bersirkulasi, maka kita perlu melakukan pengawasan tingkat nutrisi yang terkandung di dalam air.

Teknik NFT juga memiliki beberapa potensi kelemahan yang perlu segera ditangani, sebagai contoh nutrisi yang diperlukan bagi tanaman dapat

menyebabkan kerusakan pada pompa perendaman. Jika pompa perendaman gagal atau jika ada kegagalan listrik, tanaman tidak akan mendapatkan nutrisi yang mereka butuhkan untuk bertahan hidup dan gangguan yang relatif pendek di pompa dapat mengakibatkan kegagalan total pada tanaman.

2.5 Prinsip Dasar Hidroponik NFT

Prinsip dasar hidroponik dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu hidroponik suptrat dan NFT. Menurut Lingga (1999) hidroponik subtrat tidak menggunakan air sebagai media, tetapi menggunakan media padat (bukan tanah) yang dapat menyerap atau menyediakan nutrisi, air dan oksigen serta mendukung akar tanaman seperti halnya fungsi tanah. Sedangkan NFT (Nutrient Film Technique) merupakan model budidaya dengan meletakan akar tanaman pada lapisan air yang dangkal. Air tersebut tersirkulasi dan mengandung nutrisi sesuai kebutuhan tanaman. Perakaran bisa berkembang di dalam larutan nutrisi. Karena disekeliling perakaran terdapat selapis larutan nutrisi maka sistem ini dikenal dengan nama Nutrient Film Technique. Lingga (1999) selanjutnya mengatakan bahwa kelebihan air akan mengurangi jumlah oksigen maka lapisan nutrisi dalam sistem NFT dibuat sedemikian rupa, maksimal tinggi larutan 3 mm, sehingga kebutuhan air (nutrisi) dan oksigen dapat terpenuhi. Prinsip dasar dalam system NFT merupakan suatu keuntungan dalam pertanian konvensional. Artinya bahwa pada kondisi air berlebihan, jumlah oksigen di perakaran menjadi tidak memadai (berkurang). Namun, pada system NFT yang nutrisinya hanya selapis

menyebabkan ketersediaan nutrisi dan oksigen pada akar selalu berlimpah. Menurut Lingga (2005), untuk membuat selapis nutrisi, dibutuhksn syarat-syarat sebagai berikut:

 Kemiringan talang tempat mengalirkan larutan nutrisi ke bawah harus benar-benar seragam.

 Kecepatan aliran yang masuk tidak boleh terlalu cepat, disesuaikan dengan kemiringan talang.

Menurut Untung (2003), prinsip dasar NFT ialah ketebalan air yang di gunakan dalam NFT hanya beberapa millimeter saja (biasanya 3 mm). Dengan demikian, banyak akar bertumpuk diatas aliran air dan rapat sehingga bila tanaman tumbuh subur, akarnya tebal mirip bantal putih. Ketebalan lapisan air tergantung

kecepatan air yang masuk dan kemiringan talang. Kemiringan talang minimal 1%, sedangkan batasnya tidak ada. Untuk menentukan kecepatan masuknya larutan nutrisi ke talang perlu pengamatan rutin, yang penting, ketebalan lapisan nutrisi tidak lebih dari 3 mm.

2.6 Tanaman NFT

Tanaman yang tumbuh dengan cepat dan memiliki waktu singkat dari awal hingga panen serta memerlukan zona aerasi akar yang baik merupakan suatu hal yang mutlak untuk hidroponik NFT. Selama larutan nutrisi bebas dari kontaminasi, akar akan mampu berkembang dengan baik dan sehat. Sayuran daun pada produksi NFT mencakup hampir semuanya seperti selada, kemangi, kubis, dan lain-lain.

2.7 Nutrisi

Dalam sistem hidroponik pemberian nutrisi sangat penting karena dalam

medianya tidak terkandung zat hara yang dibutuhkan tanaman. Berbeda dengan penanaman di tanah. Tanah sendiri telah mengandung zat hara sehingga

pemupukan hanya bersifat tambahan. Jadi, pemberian nutrisi untuk tanaman hidroponik harus sesuai dengan jumlah dan macamnya serta diberikan secara kontinu. Nutrisi yang diberikan ada beberapa macam yang dapat digolongkan menjadi 2 yaitu nutrisi yang mengandung unsur makro dan yang mengandung unsur mikro. Nutrisi yang mengandung unsur makro yaitu nutrisi yang

dibutuhkan dalam jumlah banyak, seperti N, P, K, S, Ca dan Mg. Nutrisi yang mengandung unsur mikro merupakan nutrisi yang dibutuhkan dalam jumlah yang sedikit, seperti Mn, Cu, Mo, Zn dan Fe. Walaupun dalam jumlah sedikit, unsur mikro ini harus tetap ada (Prihmantoro dan Indriani, 1999).

2.8 Tipe Aliran

Aliran ditinjau dari mekanika menurut Anggrahini (1997), saluran terbuka

merupakan salah satu dari macam aliran yang mempunyai perbedaan prinsip yaitu aliran saluran tertutup dan aliran saluran terbuka. Pada aliran saluran tertutup tidak terdapat permukaan bebas sehingga tidak terdapat pengaruh langsung dari tekanan atmosfer, pengaruh yang ada hanyalah tekanan hidraulik yang besarnya dapat lebih besar atau lebih kecil dari pada tekanan atmosfer. Sedangkan pada aliran saluran terbuka terdapat permukaan bebas yang berhubungan langsung dengan atmosfer dimana permukaan ini terdapat tekanan atmosfer. Dalam hal hubungannya dengan atmosfer perlu adanya pertimbangan bahwa kerapatan udara jauh lebih rendah dari pada kerapatan air. Aliran saluran tertutup adalah aliran penuh dalam saluran tertutup (aliran dalam tekanan), sedangkan aliran tidak penuh atau aliran yang mempunyai permukaan bebas walaupun dalam saluran tertutup dianggap aliran saluran terbuka.

Gambar 1. Saluran Terbuka dan Tertutup

Aliran saluran terbuka dapat digolongkan dalam banyak tipe dengan bermacam-macam kriteria. Salah satu dari kriteria yang utama adalah perubahan kedalaman aliran (h) terhadap waktu (t) dan terhadap tempat (s). Apabila waktu yang dipakai sebagai kriteria, maka aliran dapat dibedakan dalam:

 Aliran tetap (steady flow) yaitu aliran dimana kedalaman air (h) tidak berubah

menurut waktu atau dapat dianggap tetap dalam suatu interval waktu, dengan demikian volume, kedalaman, kecepatan aliran juga tidak berubah menurut waktu, jadi Q/t, h/t = 0, v/z.

 Aliran tidak tetap (unsteady flow) yaitu apabila kedalaman air (h) berubah menurut waktu: h/_{t ≠ 0, demikian pula kecepatannya berubah menurut} waktu: u/t ≠ 0. Perubahan debit terhadap jarak: Q/x. Perubahan debit yang melalui ruang dalam waktu dt : (Q/x) dx dt. Perubahan simpanan selama dt: T dx (y/t) = dx (A/t) dt.

Secara teoritis dapat dikatakan bahwa kecepatan aliran pada batas padat

dan gesekan pada dinding sepanjang saluran terbuka menyebabkan pembagian kecepatan yang tidak seragam dalam penampang saluran. Kecepatan pada dinding atau pada dasar saluran sama dengan nol, sedang kecepatan maksimumnya tidak terjadi pada permukaan bebas, tetapi terjadi di bawah permukaan bebas sedalam 0,05 – 0,25 kali kedalaman alirannya. Makin dekat dengan dinding makin dalam terjadinya kecepatan maksimumnya.

Menurut Dake (1983), Suatu aliran yang besarnya tetap melalui pipa yang panjang dan penampangnya sama adalah merupakan aliran tetap dan seragam. Aliran cairan yang besarnya sama dan tetap melalui suatu pipa dengan penampang yang semakin membesar atau mengecil, memberikan suatu contoh aliran tetap tak seragam. Jika besarnya aliran bertamabah atau berkurang dalam hubungannya dengan waktu pada suatu penampang tetap atau penampang yang berubah,

hasilnya adalah suatu aliran tidak tetap, seragam dan suatu aliran tidak tetap, tidak seragam.

Aliran tetap atau tidak tetap dapat diuraikan sebagai seragam (uniform) dan tak seragam (non-uniform). Aliran dapat dikatakan seragam apabila vektor kecepatan rata-rata v sama (besar dan arahnya) pada setiap titik dan waktu. Dalam hal fluida nyata mengalir pada suatu pipa tertutup atau terbuka, dengan definisi aliran

seragam dapat juga digunakan, walaupun vektor kecepatan pada lapisan batas selalu sama dengan nol (Dake, 1983).

2.9 Persamaan Aliran Terbuka

Oktaviana (2008) menjelaskan, suatu aliran dikatakan tergolong aliran saluran terbuka apabila tekanan dipermukaan air berada pada level yang sama dengan tekanan atmosfer. Secara sederhana, aliran di saluran terbuka diasumsikan bersifat paralel, memiliki distribusi kecepatan yang sama di setiap segmen di sepanjang aliran saluran, dan memiliki kemiringan dasar saluran yang kecil. Namun pada kenyataannya, ada faktor yang mempengaruhi aliran sehingga kondisi tersebut dapat berubah. Faktor-faktor yang dapat merubah kondisi aliran bergantung pada ruang dan Waktu. Berikut gambar yang menggambarkan kondisi aliran di suatu segmen di saluran terbuka.

Gambar 2. Kondisi Aliran di Saluran Terbuka

Berdasarkan gambar, titik awal segmen ditandai dengantitik 1, sementara titik 2 merupakan titik akhir segmen.Sepanjang bentang dengan panjang bentang L (m), maka dapat digambarkan hydraulic grade line yang merepresentasikan elevasi muka air, piezometric height yang merepresentasikan kedalaman air, dan energy grade line

Menurut Oktaviana (2008), pada umumnya persamaan aliran terbuka hanya digunakan pada aliran tetap dengan debit dinyatakan :

Q =

A.V………....…(1)

Keterangan : Q = debit (m3/s)

A = luas penampang melintang saluran (m2) V = kecepatan rata-rata aliran (m/s)

Sementara itu, debit di sepanjang aliran dianggap seragam dengan kata lain aliran bersifat kontinyu, sehingga :

Q1 = Q2

A1 . V1 = A2 . V2 ..………...(2) Oleh sebab itu perlu juga dilakukan perhitungan kecepatan aliran yang

memperhatikan faktor gesekan. Persamaan Manning dapat digunakan untuk melakukan perhitungan. Koefisien Manning (n) memperhitungkan koefisien kekasaran saluran pada perhitungannya. Koefisien kekasaran merupakan pengerem dari aliran air.

Dimana :

Keterangan :

V = Kecepatan aliran (m/s)

n = Koef. Kekasaran Manning → berdasarkan material saluran R = Jari-jari hidrolik saluran (m)

if = Kemiringan aliran (%)

Berikut (Tabel 1) yang menunjukan nilai koefisien Manning untuk beberap amaterial saluran.

Tabel 1. Nilai Koefisien Kekasaran (n)Manning

Sumber : E.V. Nensi Rosalina, 1992

2.10 Saluran Segi Empat

Saluran segi empat adalah suatu saluran trapasi  = 0 dan parameter lain dapat dihituang sebagai berikut:

A = b y

P = b + 2y R =

Material dasar n (nilai koefisien) Pecahan batu 0,035 Pecahan batu bata 0,025

Pasir 0,020

Gambar 3. Saluran Segi Empat

2.11 Faktor kekasaran (gesekan) terhadap aliran

Pembagian kecepatan di dalam saluran juga tergantung pada faktor-faktor seperti, penampang yang tidak beraturan, kekasaran dinding saluran dan belokan-belokan. Dalam suatu aliran lebar, deras dan dangkal atau dalam saluran yang sangat licin, kecepatan maksimum sering kali terjadi pada permukaan bebas. Ternyata

kekasaran saluran akan menyebabkan lengkung dari diagram kecepatan penampang vertikal menjadi lebih melengkung.

Pengukuran kecepatan menunjukkan bahwa kecepatan maksimum terjadi di bawah permukaan aliran. Apabila saluran lebar sekali (B>>h), kecepatan maksimum mungkin berada dipermukaan aliran. Kecepatan maksimum kurang lebih 10% - 30% lebih besar dari kecepatan rata-rata (V = Q/A) tergantung pada kekasaran dinding dan dasar saluran, serta bentuk dan ukuran dari penampang saluran (Anggrahini, 1997)

Dake (1983) menjelaskan bahwa untuk suatu panjang yang kecil sepanjang

saluran ada kehilangan tinggi yang kecil yang disebabkan oleh gesekan pada dasar dan kedua sisi saluran. Kehilangan tinggi ini menunjukkan besarnya kerja yang dilakukan terhadap gaya gesekan oleh satuan berat fluida yang mengalir.

Penjelasan Bruce (2004), fluida didefinisikan sebagai zat yang berdeformasi (mengalir) terus-menerus selama dipengaruhi suatu tegangan geser. Untuk fluida yang mengencer akibat geseran (share thinning fluids) viskositas nyatanya

berkurang dengan meningkatnya laju geseran, maka fluida tersebut semakin encer (viskositasnya berkurang). Untuk fluida yang mengental akibat geseran (share thickening fluids), viskositas nyatanya meningkat dengan peningkatan laju geseran-semakin kuat fluida mengalami geseran, maka semakin kental fluida tersebut (viskositasnya bertambah). Contoh yang umum dari jenis fluida ini antara lain adalah campuran air-tepung jagung (maizena) dan campuran air-pasir (“quicksand”). Jadi sulitnya memisahkan sebuah benda dari campuran air-pasir akan semakin meningkat tajam jika kecepatan pemisahan meningkat. Sehingga menurut Oktaviana (2008), aliran pada saluran terbuka dapat diklasifikasikan berdasarkan kekentalan fluida (viskositas) dan gaya gravitasi.

V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah melakukan penelitian di dapatkan kesimpulan sebagai berikut:

1. Kemiringan dan hambatan berpengaruh sangat nyata terhadap kecepatan dan ketebalan aliran air.

2. Hambatan yang sesuai untuk NFT yaitu pecahan batu atau batu split dengan kemiringan talang 3% dihasilkan kecepatan aliran 0,38 m/det dan ketebalan aliran 9.78 mm.

3. Pertumbuhan tanaman Kangkung mengalami perbedaan pada perlakuan hambatan (pecahan batu/batu split). Pertumbuhan yang baik ditunjukkan pada perlakuan dengan hambatan. Diperoleh tinggi tanaman 22.22 cm, jumlah daun 10 helai dan berat berangkasan 1.767 g.

5.2 Saran

Dari hasil penelitian, disarankan adanya penelitian lanjutan untuk:

1. Memodifikasi alat yang lebih sederhana dan efisien dengan pemakaian kecepatan pompa yang lebih rendah atau menambahkan keran untuk mengatur kecepatan aliran yang diinginkan.

2. Dilakukan penelitian lanjutan dengan menggunakan bahan hambatan yang berbeda lainnya untuk hasil yang lebih sesuai dan kemiringan talang yang lebih bervariasi.

Menurut Oktaviana (2008), pada umumnya persamaan aliran terbuka hanya digunakan pada aliran tetap dengan debit dinyatakan :

Q =

A.V………....…(1)

Keterangan : Q = debit (m3/s)

A = luas penampang melintang saluran (m2) V = kecepatan rata-rata aliran (m/s)

Sementara itu, debit di sepanjang aliran dianggap seragam dengan kata lain aliran bersifat kontinyu, sehingga :

Q1 = Q2

A1 . V1 = A2 . V2 ..………...(2) Oleh sebab itu perlu juga dilakukan perhitungan kecepatan aliran yang

memperhatikan faktor gesekan. Persamaan Manning dapat digunakan untuk melakukan perhitungan. Koefisien Manning (n) memperhitungkan koefisien kekasaran saluran pada perhitungannya. Koefisien kekasaran merupakan pengerem dari aliran air.

Dimana :

Keterangan :

V = Kecepatan aliran (m/s)

n = Koef. Kekasaran Manning → berdasarkan material saluran

R = Jari-jari hidrolik saluran (m)

if = Kemiringan aliran (%)

Berikut (Tabel 1) yang menunjukan nilai koefisien Manning untuk beberap amaterial saluran.

Tabel 1. Nilai Koefisien Kekasaran (n)Manning

Sumber : E.V. Nensi Rosalina, 1992

2.10 Saluran Segi Empat

Saluran segi empat adalah suatu saluran trapasi  = 0 dan parameter lain dapat dihituang sebagai berikut:

A = b y

P = b + 2y

R =

Material dasar n (nilai koefisien)

Pecahan batu 0,035

Pecahan batu bata 0,025

Pasir 0,020

Gambar 3. Saluran Segi Empat

2.11 Faktor kekasaran (gesekan) terhadap aliran

Pembagian kecepatan di dalam saluran juga tergantung pada faktor-faktor seperti, penampang yang tidak beraturan, kekasaran dinding saluran dan belokan-belokan. Dalam suatu aliran lebar, deras dan dangkal atau dalam saluran yang sangat licin, kecepatan maksimum sering kali terjadi pada permukaan bebas. Ternyata

kekasaran saluran akan menyebabkan lengkung dari diagram kecepatan penampang vertikal menjadi lebih melengkung.

Pengukuran kecepatan menunjukkan bahwa kecepatan maksimum terjadi di bawah permukaan aliran. Apabila saluran lebar sekali (B>>h), kecepatan maksimum mungkin berada dipermukaan aliran. Kecepatan maksimum kurang lebih 10% - 30% lebih besar dari kecepatan rata-rata (V = Q/A) tergantung pada kekasaran dinding dan dasar saluran, serta bentuk dan ukuran dari penampang saluran (Anggrahini, 1997)

Dake (1983) menjelaskan bahwa untuk suatu panjang yang kecil sepanjang

saluran ada kehilangan tinggi yang kecil yang disebabkan oleh gesekan pada dasar dan kedua sisi saluran. Kehilangan tinggi ini menunjukkan besarnya kerja yang dilakukan terhadap gaya gesekan oleh satuan berat fluida yang mengalir.

Penjelasan Bruce (2004), fluida didefinisikan sebagai zat yang berdeformasi (mengalir) terus-menerus selama dipengaruhi suatu tegangan geser. Untuk fluida yang mengencer akibat geseran (share thinning fluids) viskositas nyatanya

berkurang dengan meningkatnya laju geseran, maka fluida tersebut semakin encer (viskositasnya berkurang). Untuk fluida yang mengental akibat geseran (share

thickening fluids), viskositas nyatanya meningkat dengan peningkatan laju

geseran-semakin kuat fluida mengalami geseran, maka semakin kental fluida tersebut (viskositasnya bertambah). Contoh yang umum dari jenis fluida ini antara lain adalah campuran air-tepung jagung (maizena) dan campuran air-pasir

(“quicksand”). Jadi sulitnya memisahkan sebuah benda dari campuran air-pasir

akan semakin meningkat tajam jika kecepatan pemisahan meningkat. Sehingga

menurut Oktaviana (2008), aliran pada saluran terbuka dapat diklasifikasikan berdasarkan kekentalan fluida (viskositas) dan gaya gravitasi.

V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah melakukan penelitian di dapatkan kesimpulan sebagai berikut:

1. Kemiringan dan hambatan berpengaruh sangat nyata terhadap kecepatan dan ketebalan aliran air.

2. Hambatan yang sesuai untuk NFT yaitu pecahan batu atau batu split dengan kemiringan talang 3% dihasilkan kecepatan aliran 0,38 m/det dan ketebalan aliran 9.78 mm.

3. Pertumbuhan tanaman Kangkung mengalami perbedaan pada perlakuan hambatan (pecahan batu/batu split). Pertumbuhan yang baik ditunjukkan pada perlakuan dengan hambatan. Diperoleh tinggi tanaman 22.22 cm, jumlah daun 10 helai dan berat berangkasan 1.767 g.

5.2 Saran

Dari hasil penelitian, disarankan adanya penelitian lanjutan untuk:

1. Memodifikasi alat yang lebih sederhana dan efisien dengan pemakaian kecepatan pompa yang lebih rendah atau menambahkan keran untuk mengatur kecepatan aliran yang diinginkan.

2. Dilakukan penelitian lanjutan dengan menggunakan bahan hambatan yang berbeda lainnya untuk hasil yang lebih sesuai dan kemiringan talang yang lebih bervariasi.