[Abstrak] Saat ini, perangkat penanaman rumahan biasanya mengadopsi desain terintegrasi, yang menimbulkan banyak ketidaknyamanan dalam hal pemindahan dan bongkar muat. Berdasarkan karakteristik ruang hidup penduduk perkotaan dan tujuan desain produksi tanaman keluarga, artikel ini mengusulkan desain perangkat penanaman keluarga prefabrikasi tipe baru. Perangkat ini terdiri dari empat bagian: sistem penyangga, sistem budidaya, sistem air dan pupuk, dan sistem suplemen cahaya (sebagian besar, lampu pertumbuhan LED). Perangkat ini memiliki jejak yang kecil, pemanfaatan ruang yang tinggi, struktur baru, pembongkaran dan perakitan yang mudah, biaya rendah, dan kepraktisan yang tinggi. Perangkat ini dapat memenuhi kebutuhan penduduk perkotaan akan selada, seledri, sayuran cepat panen, kubis bergizi, dan begonia fimbristipula. Setelah modifikasi skala kecil, perangkat ini juga dapat digunakan untuk penelitian eksperimen ilmiah tanaman.

Desain Keseluruhan Peralatan Budidaya

Prinsip-prinsip Desain

Perangkat budidaya prefabrikasi ini terutama ditujukan untuk penduduk perkotaan. Tim sepenuhnya meneliti karakteristik ruang hidup penduduk perkotaan. Luasnya kecil dan tingkat pemanfaatan ruangnya tinggi; strukturnya baru dan indah; mudah dibongkar dan dipasang, sederhana dan mudah dipelajari; biayanya rendah dan sangat praktis. Keempat prinsip ini menjadi landasan seluruh proses desain, dan berupaya mencapai tujuan utama yaitu harmonis dengan lingkungan rumah, struktur yang indah dan layak, serta nilai guna yang ekonomis dan praktis.

Bahan-bahan yang akan digunakan

Rangka penyangga dibeli dari produk rak bertingkat di pasaran, panjang 1,5 m, lebar 0,6 m, dan tinggi 2,0 m. Materialnya terbuat dari baja, disemprot dan anti karat, dan keempat sudut rangka penyangga dilas dengan roda universal rem; pelat berusuk dipilih untuk memperkuat pelat lapisan rangka penyangga yang terbuat dari pelat baja setebal 2 mm dengan perawatan anti karat semprot plastik, dua buah per lapisan. Palung budidaya terbuat dari tabung persegi hidroponik PVC bertutup terbuka, 10 cm × 10 cm. Materialnya adalah papan PVC keras, dengan ketebalan 2,4 mm. Diameter lubang budidaya adalah 5 cm, dan jarak antar lubang budidaya adalah 10 cm. Tangki larutan nutrisi atau tangki air terbuat dari kotak plastik dengan ketebalan dinding 7 mm, dengan panjang 120 cm, lebar 50 cm, dan tinggi 28 cm.

Desain Struktur Perangkat Budidaya

Berdasarkan rencana desain keseluruhan, perangkat budidaya keluarga prefabrikasi terdiri dari empat bagian: sistem penyangga, sistem budidaya, sistem air dan pupuk, dan sistem suplemen cahaya (sebagian besar, lampu pertumbuhan LED). Distribusi dalam sistem tersebut ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1 menunjukkan distribusi dalam sistem tersebut.

Desain sistem pendukung

Sistem penyangga alat budidaya keluarga prefabrikasi terdiri dari tiang tegak, balok, dan pelat lapisan. Tiang dan balok dimasukkan melalui pengait lubang kupu-kupu, yang memudahkan pembongkaran dan pemasangan. Balok dilengkapi dengan pelat lapisan rusuk penguat. Keempat sudut rangka budidaya dilas dengan roda universal dengan rem untuk meningkatkan fleksibilitas pergerakan alat budidaya.

Desain sistem budidaya

Bak budidaya berupa tabung persegi hidroponik berukuran 10 cm × 10 cm dengan desain penutup terbuka, yang mudah dibersihkan, dan dapat digunakan untuk budidaya larutan nutrisi, budidaya substrat, atau budidaya tanah. Dalam budidaya larutan nutrisi, keranjang tanam ditempatkan di lubang tanam, dan bibit diikat dengan spons dengan spesifikasi yang sesuai. Saat budidaya substrat atau tanah, spons atau kain kasa dimasukkan ke dalam lubang penghubung di kedua ujung bak budidaya untuk mencegah substrat atau tanah menyumbat sistem drainase. Kedua ujung bak budidaya dihubungkan ke sistem sirkulasi dengan selang karet berdiameter dalam 30 mm, yang secara efektif menghindari cacat pengerasan struktural yang disebabkan oleh perekat lem PVC, yang tidak kondusif untuk pergerakan.

Desain Sistem Sirkulasi Air dan Pupuk

Dalam budidaya larutan nutrisi, gunakan pompa yang dapat diatur untuk menambahkan larutan nutrisi ke tangki budidaya tingkat atas, dan kendalikan arah aliran larutan nutrisi melalui sumbat bagian dalam pipa PVC. Untuk menghindari aliran larutan nutrisi yang tidak merata, larutan nutrisi dalam tangki budidaya lapisan yang sama mengadopsi metode aliran "berbentuk S" searah. Untuk meningkatkan kandungan oksigen dalam larutan nutrisi, ketika lapisan larutan nutrisi terbawah mengalir keluar, celah tertentu dirancang antara saluran keluar air dan permukaan cairan tangki air. Dalam budidaya substrat atau tanah, tangki air ditempatkan di lapisan atas, dan penyiraman serta pemupukan dilakukan melalui sistem irigasi tetes. Pipa utama adalah pipa PE hitam dengan diameter 32 mm dan ketebalan dinding 2,0 mm, dan pipa cabang adalah pipa PE hitam dengan diameter 16 mm dan ketebalan dinding 1,2 mm. Setiap pipa cabang dipasang katup untuk kontrol individual. Sistem penyiraman tetes menggunakan penetes lurus bertekanan, 2 buah per lubang, yang dimasukkan ke dalam akar bibit di lubang tanam. Air berlebih dikumpulkan melalui sistem drainase, disaring, dan digunakan kembali.

Sistem Suplemen Ringan

Saat alat budidaya digunakan untuk produksi di balkon, cahaya alami dari balkon dapat digunakan tanpa lampu tambahan atau dengan sedikit lampu tambahan. Saat budidaya di ruang tamu, perlu dilakukan desain pencahayaan tambahan. Lampu yang digunakan adalah lampu LED tumbuh sepanjang 1,2 m, dan waktu pencahayaan dikontrol oleh timer otomatis. Waktu pencahayaan diatur selama 14 jam, dan waktu tanpa lampu tambahan adalah 10 jam. Terdapat 4 lampu LED di setiap lapisan, yang dipasang di bagian bawah lapisan. Keempat lampu pada lapisan yang sama dihubungkan secara seri, dan lapisan-lapisan dihubungkan secara paralel. Sesuai dengan kebutuhan pencahayaan yang berbeda dari berbagai tanaman, lampu LED dengan spektrum yang berbeda dapat dipilih.

Perakitan Perangkat

Perangkat budidaya rumahan prefabrikasi ini memiliki struktur yang sederhana (Gambar 2) dan proses perakitannya pun sederhana. Langkah pertama, setelah menentukan tinggi setiap lapisan sesuai dengan tinggi tanaman yang dibudidayakan, masukkan balok ke dalam lubang kupu-kupu pada tiang tegak untuk membangun kerangka perangkat; langkah kedua, pasang tabung lampu LED pada tulang penguat di bagian belakang lapisan, dan tempatkan lapisan tersebut di dalam palung bagian dalam balok melintang rangka budidaya; langkah ketiga, palung budidaya dan sistem sirkulasi air dan pupuk dihubungkan dengan selang karet; langkah keempat, pasang tabung LED, atur pengatur waktu otomatis, dan tempatkan tangki air; langkah kelima - debugging sistem, tambahkan air ke tangki air. Setelah menyesuaikan tekanan dan aliran pompa, periksa sistem sirkulasi air dan pupuk serta sambungan tangki budidaya untuk kebocoran air, nyalakan daya dan periksa sambungan lampu LED dan kondisi kerja pengatur waktu otomatis.

Gambar 2, desain keseluruhan perangkat budidaya prefabrikasi

Aplikasi dan Evaluasi

Aplikasi Budidaya

Pada tahun 2019, perangkat ini akan digunakan untuk budidaya sayuran dalam ruangan skala kecil seperti selada, kubis Cina, dan seledri (Gambar 3). Pada tahun 2020, berdasarkan rangkuman pengalaman budidaya sebelumnya, tim proyek mengembangkan teknologi budidaya substrat organik untuk sayuran yang memiliki fungsi pangan dan obat-obatan, serta teknologi budidaya larutan nutrisi untuk Begonia fimbristipula Hance, yang memperkaya contoh aplikasi perangkat ini di rumah. Dalam dua tahun terakhir budidaya dan aplikasi, selada dan sayuran cepat panen dapat dipanen 25 hari setelah budidaya pada suhu ruangan 20-25℃; seledri membutuhkan waktu 35-40 hari untuk tumbuh; Begonia fimbristipula Hance dan kubis Cina adalah tanaman tahunan yang dapat dipanen beberapa kali; Begonia fimbristipula dapat memanen batang dan daun setinggi 10 cm di bagian atas dalam waktu sekitar 35 hari, dan batang serta daun muda dapat dipanen dalam waktu sekitar 45 hari untuk budidaya kubis. Saat dipanen, hasil panen selada dan sawi putih adalah 100-150 g per tanaman; hasil panen seledri putih dan seledri merah per tanaman adalah 100-120 g; hasil panen Begonia fimbristipula Hance pada panen pertama rendah, 20-30 g per tanaman, dan dengan perkecambahan cabang samping yang terus menerus, dapat dipanen untuk kedua kalinya, dengan interval sekitar 15 hari dan hasil panen 60-80 g per tanaman; hasil panen tanaman pakan ternak adalah 50-80 g, dipanen setiap 25 hari sekali, dan dapat dipanen terus menerus.

Gambar 3, Aplikasi produksi perangkat budidaya prefabrikasi

Efek Aplikasi

Setelah lebih dari satu tahun produksi dan aplikasi, perangkat ini dapat memanfaatkan sepenuhnya ruang tiga dimensi ruangan untuk produksi berbagai tanaman dalam skala kecil. Operasi pengisian dan pengosongannya sederhana dan mudah dipelajari, dan tidak memerlukan pelatihan profesional. Dengan menyesuaikan daya angkat dan aliran pompa air, masalah aliran berlebihan dan luapan larutan nutrisi di tangki budidaya dapat dihindari. Desain penutup terbuka tangki budidaya tidak hanya mudah dibersihkan setelah digunakan, tetapi juga mudah diganti jika aksesorinya rusak. Tangki budidaya terhubung dengan selang karet sistem sirkulasi air dan pupuk, yang mewujudkan desain modular tangki budidaya dan sistem sirkulasi air dan pupuk, dan menghindari kekurangan desain terintegrasi pada perangkat hidroponik tradisional. Selain itu, perangkat ini dapat digunakan untuk penelitian ilmiah di bawah kondisi suhu dan kelembaban yang terkontrol selain produksi tanaman rumah tangga. Ini tidak hanya menghemat ruang uji, tetapi juga memenuhi persyaratan lingkungan produksi, terutama konsistensi lingkungan pertumbuhan akar. Setelah perbaikan sederhana, alat budidaya ini juga dapat memenuhi persyaratan berbagai metode perawatan lingkungan rizosfer, dan telah banyak digunakan dalam eksperimen ilmiah tanaman.

Sumber artikel: Akun WeChat milikTeknologi Rekayasa Pertanian (hortikultura rumah kaca) 

Informasi referensi: Wang Fei,Wang Changyi,Shi Jingxuan,dkk.Desain dan aplikasi perangkat budidaya rumah tangga prefabrikasi[J].Teknologi Rekayasa Pertanian,2021,41(16):12-15.