Perancangan Sistem Aeroponik Berbasis Teknologi Pengkabutan Ultrasonic Atomizer dalam Budidaya Tanaman Sayuran Daun untuk Efisiensi Penggunaan Air

Fransiskus Asisi Aditya Nico Christian, Ir. Andri Prima Nugroho, S.T.P., M.Sc., Ph.D, IPU., ASEAN Eng., APEC Eng.; Dr. Ir. Murtiningrum, S.T.P., M.Eng., IPM., ASEAN Eng.

2025 | Skripsi | TEKNIK PERTANIAN

Penerapan pertanian presisi merupakan salah satu modernisasi pertanian, salah satunya adalah sistem hidroponik. Namun, efisiensi penggunaan air sistem hidroponik lebih rendah dibandingkan sistem aeroponik yang menggunakan ultrasonic atomizer. Penelitian ini bertujuan merancang dan mengevaluasi sistem aeroponik berbasis teknologi pengkabutan ultrasonic atomizer untuk meningkatkan efisiensi penggunaan air dalam budidaya sayuran daun, khususnya tanaman selada (Lactuca sativa). Rancangan sistem, meliputi pemantauan zona akar sistem, penyiraman otomatis, dan pengisian ulang nutrisi otomatis yang terintegrasi Internet of Things (IoT) dan cloud system. Sistem dibandingkan dengan sistem aeroponik konvensional yang menggunakan mist nozzle. Evaluasi sistem dilakukan berdasarkan analisis regresi linear dengan metode R2 dan validasi sensor dengan metode RMSE dan MAPE, analisis konsumsi air, analisis karakteristik sistem terhadap lingkungan, analisis kinerja sistem, dan produktivitas tanaman. Analisi regresi linear menunjukkan akurasi yang tinggi pada sensor dengan koefisien regresi 0.845 untuk pembacaan suhu dan 0.9227 untuk pembacaan kelembapan. Kemudian, uji validasi sistem menunjukkan nilai error yang rendah yang ditunjukkan pada nilai MAPE dan RMSE secara berurutan untuk pembacaan suhu hanya 2,34?n 0,62 sedangkan pada pembacaan kelembapan 1,25?n 1,54. Hasil analisis kinerja menunjukkan bahwa sistem dapat menyiram akar tanaman secara otomatis berdasarkan kelembapan zona akar, dengan efisiensi air aktual pada sistem ultrasonic atomizer sebesar 12,38% dibandingkan sistem mist nozzle. Stabilitas sistem juga baik dengan data lost hanya 9,15%. Sistem ultrasonic atomizer juga mampu mempertahankan kelembapan zona akar lebih stabil dan sesuai target dengan nilai error yang rendah serta overshoot period yang minim. Selain itu, pertumbuhan tanaman tetap optimal selama periode budidaya. Total peningkatan berat basah yang dihasilkan pada sistem ultrasonic atomizer sebesar 7,89 gram sedangkan sistem mist nozzle hanya 4,43 gram. Namun, pertumbuhan tinggi sistem mist nozzle lebih baik dengan rata – rata 5,93 dibandingkan sistem ultrasonic atomizer hanya 5,2. Secara keseluruhan teknologi pengkabutan ultrasonic atomizer yang terintegrasi dengan sistem kendali otomatis terbukti dapat menjadi alternatif solusi hemat air dalam budidaya sayuran daun dengan efisiensi penggunaan air yang baik.

The implementation of precision agriculture is one of the modernizations in agriculture, one example being the hydroponic system. However, the water use efficiency of hydroponic systems is lower compared to aeroponic systems that utilize ultrasonic atomizers. This study aims to design and evaluate an aeroponic system based on ultrasonic atomizer misting technology to improve water use efficiency in leafy vegetable cultivation, particularly lettuce (Lactuca sativa). The system design includes root zone monitoring, automatic irrigation, and automatic nutrient refilling, integrated with the Internet of Things (IoT) and a cloud system. The system is compared to a conventional aeroponic system using mist nozzles. System evaluation is conducted through linear regression analysis using the R² method, sensor validation using RMSE and MAPE methods, water consumption analysis, system response to environmental conditions, system performance analysis, and plant productivity. The linear regression analysis results showed high accuracy for the sensors, with a regression coefficient of 0.845 for temperature readings and 0.9227 for humidity readings. System validation tests showed low error values, indicated by MAPE and RMSE values of 2.34% and 0.62 respectively for temperature readings, and 1.25% and 1.54 for humidity readings. Performance analysis results showed that the system can automatically irrigate plant roots based on root zone humidity, with actual water efficiency of the ultrasonic atomizer system reaching 12.38% higher compared to the mist nozzle system. The system also demonstrated good stability, with a data loss rate of only 9.15%. The ultrasonic atomizer system was also able to maintain root zone humidity more stably and closer to the target, with low error values and minimal overshoot periods. Furthermore, plant growth remained optimal throughout the cultivation period. The total increase in fresh weight produced by the ultrasonic atomizer system was 7.89 grams, while the mist nozzle system only produced 4.43 grams. However, plant height growth was better in the mist nozzle system, with an average of 5.93 cm compared to only 5.2 cm in the ultrasonic atomizer system. Overall, the ultrasonic atomizer misting technology integrated with an automatic control system has been proven to be a promising water-saving solution in leafy vegetable cultivation with good water use efficiency.

Kata Kunci : aeroponik, ultrasonic atomizer, kendali otomatis, efisiensi air