Perpustakaan Digital ITB

Pertanian merupakan salah satu sektor yang penting bagi negara sebesar Indonesia dengan jumlah penduduk mencapai 267 juta jiwa (2019). Penigkatan penduduk menyebabkan kebutuhan pangan terus meningkat. Salah satu cara memenuhi kebutuhan pangan yaitu dengan meningkatkan produktivitas dari pertanian. Indonesia sebagai negara agraris masih mengandalkan sistem tradisional dalam proses bertaninya, salah satunya adalah pemupukan tanaman. Nitrogen merupakan salah satu unsur yang dibutuhkan oleh tanaman, baik pada fase generatif maupun vegetatif. Bagi tanaman, nitrogen berperan dalam pembentukan sel tanaman, jaringan dan organ tanaman. Nitrogen merupakan unsur pembentukan protein dan proses fotosintesis.. Kebutuhan pemberian nitrogen yang tepat dosis sangat diperlukan karena selain dapat mengoptimalkan pertumbuhan tanaman juga dapat mengurangi biaya operasional. Saat ini petani lebih banyak menggunakan pengalaman untuk menentukan berapa jumlah pupuk nitrogen yang harus ditambahkan. Beberapa petani melakukan uji di laboratorium tanah untuk mengetahui berapa total nitrogen yang ada di tanah, namun untuk melakukan uji ini petani harus mengeluarkan biaya hingga Rp 300.000/sampel uji dan waktu pengujian sekitar 3 hingga 4 minggu. Metode yang dapat dilakukan untuk mengatahui kandungan suatu zat adalah spektroskopi. Metode ini memanfaatkan interaksi yang terjadi antara materi dengan gelombang elektromagnetik. Spektroskopi inframerah dekat adalah salah satu jenis spektroskopi yang dapat melihat ikatan molekul, termasuk nitrogen di dalam tanah. Cara kerjanya adalah dengan menembakkan gelombang inframerah dekat dengan panjang gelombang yang spesifik ke dalam sampel tanah dan dilihat bagaimana intensitas pantulan yang dihasilkan. Panjang gelombang yang dipilih merupakan panjang gelombang yang bersesuaian dengan frekuensi getaran dari ikatan tersebut, ketika bersesuaian maka panjang gelombang yang dipancarkan akan lebih banyak diserap dan sangat sedikit yang dipantulkan. Pada penelitian ini digunakan sumber cahaya berupa Light Emmiting Diode (LED) yang dapat mengemisikan cahaya dengan panjang gelombang yang sempit. LED yang dipilih memiliki panjang gelombang 940, 1200, 1300, 1450 dan 1550 nm. Sinar pantul yang dihasilkan oleh tanah ditangkap oleh fotodiode yang kemudian masuk ke rangkaian transimpedance amplifier agar dapat dibaca oleh mikrokontroler. Mikrokontroler akan membaca data tegangan yang dihasilkan oleh fotodiode pada tiap panjang gelombang kemudian akan dikirimkan ke komputer melalui bluetooth untuk disimpan. Tanah yang digunakan pada penelitian ini merupakan tanah lembang yang termasuk ke dalam golongan tanah lempung dengan komposisi pasir 34,8 %, debu 49,73 % dan liat 15,45 %. Pengujian purwarupa dibagi menjadi dua bagian, yaitu uji awal yang bertujuan mengetahui pengaruh air di dalam tanah dan uji lanjutan yang bertujuan mengetahui kandungan total nitrogen di dalam tanah. Pada pengujian awal, sampel tanah masing-masing sebanyak 200 gram dikeringkan di bawah sinar matahari selama dua hari kemudian diayak menggunakan mesh berukuran 26. Selanjutnya sampel tanah tersebut ditambahkan air sebanyak 10, 20, 30, 40, dan 50 ml air. Pada pengujian lanjutan, sampel tanah masing-masing sebanyak 200 gram dikeringkan di bawah matahari selama dua hari kemudian diayak menggunakan mesh berukuran 26. Selanjutnya ditambahkan pupuk urea sebanyak dua gram hingga maksimal 30 gram yang telah dilarutkan ke dalam air sebanyak 50 ml. Data reflektansi kemudian diambil dari masing-masing pengujian untuk dilihat responnya. Selain itu pada tiap pengujian juga diambil data tegangan pada sensor kapasitansi tanah dan sensor resistansi tanah untuk dilihat responnya. Pada pengujian awal didapatkan bawah semakin banyak air yang ditambahkan maka akan semakin rendah reflektansi yang dihasilkan. Penurunan reflektansi terbesar yang didapatkan yaitu sebesar 64,36 % antara tanah yang kering dengan tanah yang ditambahkan air sebanyak 50 ml. Sensor kapasitansi tanah menunjukkan respon linear ketika air ditambahkan ke dalam tanah dengan nilai R2 sebesar 0,9768, sementara sensor resistansi tanah juga menunjukkan perubahan yang linear namun dengan nilai R2 yang lebih rendah yaitu 0,9112. Pada pengujian lanjutan didapatkan bahwa grafik reflektansi yang dihasilkan memiliki pola yang berbeda dengan grafik reflektansi yang dihasilkan pada uji awal penambahan air. Pada penambahan nitrogen, grafik reflektansi yang dihasilkan memiliki cekungan yang lebih dalam pada panjang gelombang 1200 hingga 1550 nm sedangkan pada panjang gelombang 940 nm tidak mengalami perbedaan yang signifikan. Jika dilakukan regresi pada tiap pantulan panjang gelombang terhadap kandungan nitrogen di tanah didapatkan bahwa pada panjang gelombang 1300 nm memiliki kesalahan pengukuran yang paling kecil yaitu 12,047 %. Sensor kapasitani tanah dapat membaca kandungan air dengan cukup baik, namun sensor resistansi tidak dapat membaca penambahan larutan pupuk urea ke dalam tanah. Masalah yang ditemukan pada penelitian ini adalah reflektansi yang dihasilkan oleh tanah merupakan reflektansi difus akibat permukaan yang tidak seragam dan bauran di dalam tanah. Selain itu kandungan awal di dalam tanah juga tidak diketahui sehingga tidak diketahui materi lain yang berinteraksi dengan gelombang inframerah-dekat yang dipancarkan.