Main Article Content

Abstract

Abstract
Chili production in Indonesia is very unstable because most of chili production areas are open field that are quite influenced by weather. Therefore, it is important to develop hydroponic technology for chili cultivation under greenhouse. As energy-efficient cooling system for tropical greenhouses, root zone cooling could be applied by flowing cooled water in pipes that are burried in the root zone. Determining the space between the pipes for flowing the cooled water requires temperature distribution in the root zone. The objective of this research were to find out the temperature distribution in the root zone, to simulate temperature distribution with based on computational fluid dynamics, and to validate the simulated root zone temperature. The results showed that an uniform horizontal temperature distribution during the day time and night time. Uniform vertical
temperature distribution were also noted during the night time. There were quite wide temperature variation in the root zone during the day time, vertically. The validation results showed that temperature distribution in the root zone could be predicted accurately by computational fluid dynamics as indicated by the value of R2 obtained at 0.84 and the linear equation is y axis approaches the value of x axis. Therefore, the predicted temperature distribution would be very useful in determining zone cooling system for chili cultivation in hydroponic system under tropical greenhouse.

Abstrak
Produksi cabai di Indonesia sangat tidak stabil karena sebagian besar areal budidaya tanaman cabai dilakukan di lahan terbuka yang sangat dipengaruhi oleh cuaca. Oleh karena itu, penting untuk mengembangkan teknologi hidroponik untuk budidaya tanaman cabai di dalam rumah tanaman. Metode pendinginan yang efisien dari segi konsumsi energi untuk rumah tanaman di daerah tropika salah
satunya adalah pendinginan daerah perakaran. Pendinginan daerah perakaran dapat diterapkan dengan mengalirkan air dingin di dalam pipa yang dibenamkan dalam daerah perakaran tersebut. Penentuan jarak antar pipa pendingin tersebut memerlukan sebaran suhu di daerah perakaran tersebut. Tujuan dari
penelitian ini adalah untuk memprediksi sebaran suhu daerah perakaran, melakukan simulasi suhu daerah perakaran menggunakan computational fluid dynamics, dan melakukan validasi hasil simulasi sebaran suhu daerah perakaran. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sebaran suhu daerah perakaran secara horizontal ternyata seragam pada waktu siang maupun malam hari. Data sebaran suhu daerah perakaran yang seragam secara vertikal juga diperoleh pada waktu malam hari. Sebaran suhu daerah perakaran secara vertikal pada siang hari ternyata cukup bervariasi. Validasi menunjukkan bahwa sebaran suhu daerah perakaran dapat diprediksi dengan baik menggunakan computational fluid dynamics yang ditunjukkan dengan nilai R2 yang diperoleh sebesar 0.84 dan diperoleh persamaan y yang mendekati nilai x. Oleh karena itu, suhu daerah perakaran hasil prediksi dapat digunakan untuk perancangan zone cooling system budidaya tanaman cabai secara hidroponik di dalam rumah tanaman.

Keywords

chili computational fluid dynamics root zone cooling

Article Details

Author Biographies

Wenny Amaliah, Institut Pertanian Bogor.

Program Studi Teknik Mesin dan Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

Herry Suhardiyanto, Institut Pertanian Bogor

Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor

Muhamad Syukur, Institut Pertanian Bogor

Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor

References

  1. Anisum, N. Bintoro, dan S. Goenadi. 2016. Analisis
  2. distribusi suhu dan kelembaban udara dalam
  3. rumah jamur (kumbung) menggunakan
  4. computational fluid dynamics (CFD). J. Agritech
  5. 36(1): 64 – 70.
  6. Farid, M. dan N.A. Subekti. 2012. Tinjauan
  7. terhadap produksi, konsumsi, distribusi, dan
  8. dinamika harga cabai di Indonesia. Buletin
  9. Ilmiah Litbang Perdagangan 6(2): 211-233.
  10. He, J. and S.K. Lee. 1998. Growth and photosynthetic
  11. characteristics of lettuce (Lactuca sativa L.) under
  12. fluctuating hot ambient temperatures with the
  13. manipulation of cool root-zone temperature. Journal
  14. of Plant Physiology (152): 387-391.
  15. Hernisa, A. 2015. Penentuan jarak tanam optimum
  16. antar pipa pendingin untuk pendingian terbatas
  17. daerah perakaran pada sistem hidroponik
  18. substrat (skripsi). Departemen Teknik Pertanian
  19. Fakultas Teknologi Pertanian, IPB. Bogor.
  20. Klock, K.A., H.G. Taber, and W.R. Graves. 1997. Root
  21. respiration and phosphorus nutrition of tomato plant
  22. grown at 36 ˚C root-zone temperature. J. Amer. Soc.
  23. Hort. Sci. 122(2): 175-178.
  24. Kwack, Y., D.S. Kim, and C. Chun. 2014. Rootzone
  25. cooling affect growth and development of
  26. paprika transplants grown in rockwool cubes.
  27. Hort. Environ. Biotechnol. 55 (1): 14-18. doi
  28. 10.1007/s13580-014-0117-3.
  29. Matsuoka, T. dan H. Suhardiyanto. 1992. Thermal
  30. and flowing aspects of growing petty tomato in
  31. cooled NFT solution during summer.
  32. Enviroment Control in Biology 30 (3): 199-125.
  33. Moekasan, T.K. dan L. Prabaningrum. 2012.
  34. Penggunaan rumah kasa untuk mengatasi
  35. serangan organisme pengganggu tumbuhan
  36. pada tanaman cabai merah di dataran rendah.
  37. J. Hort 22(1): 66-76.
  38. Nauli, D. 2016. Fluktuasi dan disparitas harga cabai
  39. di Indonesia. Jurnal Agrosains dan Teknologi 1
  40. (1): 56-69.
  41. Niam, A.G. 2011. Simulasi distribusi suhu dan pola
  42. pergerakan udara pada rumah tanaman tipe
  43. standard peak berventilasi mekanis
  44. menggunakan CFD (tesis). Departemen Teknik
  45. Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian, IPB.
  46. Bogor.
  47. Niam, A.G., H. Suhardiyanto, K.B. Seminar, and A.
  48. Maddu. 2017. CFD simulation of cooling pipes
  49. distance in the growing medium for hydroponics
  50. substrate in tropical lowland. International
  51. Journal of Engineering Research and
  52. Development (15): 56-63.
  53. Nkansah, G.O. and T. Ito. 1995. Effect of air and
  54. root-zone temperatures on physiological
  55. characteristics and yield of heat-tolerant and
  56. non heat-tolerant tomato cultivar. J. Japan.
  57. Soc. Hort. Sci. 64(2): 315-320.
  58. Pangestika, H.W. 2015. Evaluasi pendahuluan
  59. galur cabai keriting (Capsicum annuum L.) IPB
  60. (skripsi). Departemen Agronomi dan
  61. Hortikultura Fakultas Pertanian, IPB. Bogor.
  62. Romdhonah, Y., H. Suhardiyanto, Erizal dan S.K.
  63. Saptomo. 2015. Analisis ventilasi alamiah pada
  64. greenhouse tipe standard peak menggunakan
  65. computational fluid dynamics. J. Ilmiah Rekayasa
  66. Pertanian dan Biosistem 3(2): 170 – 178.
  67. Rusono, N., A. Suanri, A. Candradijaya, A.
  68. Muharam, I. Martino, Tejaningsing, P.U. Hadi,
  69. S.H. Susilowati, dan M. Maulana. 2013. Studi
  70. Pendahuluan: Rencana Pembangunan Jangka
  71. Menengah Nasional (RPJMN) Bidang Pangan
  72. dan Pertanian 2015-2019. Direktorat Pangan
  73. dan Pertanian, Kementerian Perencanaan
  74. Pembanganunan Nasional. Jakarta.
  75. Siemonsma, J.S. and K. Piluek. 1994. Plant
  76. Resources of South-East Asia, No.8,
  77. Vegetables. Prosea Foundation. Bogor.
  78. Suhardiyanto, H. 2009. Teknologi Rumah Tanaman
  79. untuk Iklim Tropika Basah: Pemodelan dan
  80. Pengendalian Lingkungan. IPB Press. Bogor.
  81. Tindall, J.A., H.A. Mills and D.E. Radcliffe. 1990.
  82. The effect of root zone temperature on nutrient
  83. uptake of tomato. J. Plant. Nutr. 13(8): 939-956.
  84. Doi: 10.1080/019041690093644127.
  85. Umeno, Y., D.V. Hung, F. Tanaka and D. Hamanaka.
  86. 2015. The use of CFD to simulate temperature
  87. distribution in refrigerated containers. Journal of
  88. Engineering in Agriculture, Environment and Food
  89. 8: 257–263. Doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.
  90. eaef.2015.03.002