Optimasi Sistem Smart-Agriculture terhadap Tingkat Homogenitas Nutrisi dan Perkembangan Tanaman Buah Melon Hidroponik

Rafli Bagas Dzulfiqar, Dr.Eng. Ir. Yosephus Ardean Kurnianto Prayitno, S.T., M.Eng.

2026 | Tugas Akhir | D4 TEKNOLOGI REKAYASA MESIN

Sistem fertigasi pada budidaya melon (Cucumis melo L.) hidroponik memerlukan larutan nutrisi yang homogen untuk memastikan keseragaman penyerapan unsur hara oleh tanaman. Sistem Fabrikasi Fasilitas Smart Agriculture Tepat Guna Skala Petani (FASTAN) yang telah diterapkan sebelumnya masih mengalami ketidakmerataan distribusi nutrisi akibat mekanisme pencampuran yang kurang optimal sehingga berpotensi menimbulkan variasi konsentrasi unsur hara dan menghambat pertumbuhan tanaman. Penelitian ini bertujuan mengoptimasi sistem FASTAN melalui perancangan ulang sistem perpipaan dan mekanisme pencampuran untuk meningkatkan homogenitas larutan nutrisi serta mengevaluasi pengaruhnya terhadap perkembangan tanaman melon. Sistem perpipaan dirancang berdasarkan prinsip mekanika fluida, meliputi persamaan Bernoulli, perhitungan major dan minor head loss, bilangan Reynolds, serta Total Dynamic Head (TDH) sebagai dasar pemilihan pompa. Selanjutnya, dikembangkan sistem pemantauan dan pengendalian berbasis ESP32 dengan sensor Electrical Conductivity (EC) untuk mengevaluasi homogenitas larutan nutrisi. Evaluasi dilakukan melalui pengukuran selisih nilai EC pada bagian atas dan bawah tandon, analisis koefisien variasi, uji laboratorium kandungan unsur hara, pengamatan pertumbuhan tanaman, serta analisis statistik menggunakan uji normalitas dan korelasi Pearson. Sistem perpipaan hasil perancangan ulang mampu mencapai kondisi homogen dalam waktu sekitar 4 menit dengan selisih EC di bawah 0,15 dan standar deviasi sebesar 0,07, yang menunjukkan kestabilan proses pencampuran. Larutan homogen menunjukkan kandungan magnesium yang lebih tinggi dan kandungan kalsium yang lebih rendah dibandingkan kondisi tidak homogen. Hasil analisis statistik menunjukkan korelasi Pearson yang kuat antara homogenitas nutrisi dan parameter pertumbuhan tanaman. Optimasi sistem FASTAN berhasil meningkatkan homogenitas larutan nutrisi sehingga mendukung pertumbuhan tanaman melon (Cucumis melo L.) hidroponik secara lebih seragam.

Fertigation systems in hydroponic melon (Cucumis melo L.) cultivation require a homogeneous nutrient solution to ensure uniform nutrient uptake by plants. The Fabrication System for Appropriate Smart-Agriculture Facilities at Farmer Scale (FASTAN), previously implemented, suffered from uneven nutrient distribution caused by a suboptimal mixing mechanism, potentially leading to inconsistent nutrient concentrations and impaired plant growth. This study aims to optimize the FASTAN system by redesigning its piping and mixing mechanism to improve nutrient solution homogeneity and to evaluate the resulting effect on melon plant development. The piping system was designed based on fluid mechanics principles, including the Bernoulli equation, major and minor head loss calculations, the Reynolds number, and Total Dynamic Head (TDH) for pump selection. An ESP32-based monitoring and control system with an Electrical Conductivity (EC) sensor was developed to assess solution homogeneity. Evaluation involved measuring EC differences between the upper and lower sections of the reservoir, coefficient of variation analysis, laboratory nutrient testing, plant growth observation, and statistical analysis using normality tests and Pearson correlation. The redesigned piping system achieved homogeneous mixing within approximately 4 minutes, with EC differences below 0.15 and a standard deviation of 0.046, indicating stable mixing performance. The homogeneous solution exhibited higher magnesium and lower calcium content compared with non-homogeneous conditions. A strong Pearson correlation was found between nutrient homogeneity and plant growth parameters. The optimized FASTAN system effectively improved nutrient solution homogeneity, supporting more uniform growth of hydroponic melon (Cucumis melo L.).

Kata Kunci : Cucumis melo L., Electrical Conductivity, hidroponik, homogenitas nutrisi, sistem perpipaan, smart agriculture