Pengenalan
Kebanyakan sistem fertigasi di Malaysia menggunakan pemasa (timer) dengan jadual tetap, tanpa mengambil kira perubahan cuaca harian (pengetahuan am). Pada hari mendung, tanaman memerlukan kurang air, tetapi sistem pemasa terus mengairi, menyebabkan pembaziran dan saliran berlebihan. Saliran daripada sistem hidroponik terbuka sering menyebabkan pencemaran alam sekitar yang ketara akibat bahan agrokimia, di samping kehilangan air dan nutrien.
Artikel ini meringkaskan kajian bertajuk “Improving water and fertilizer use efficiency during the production of strawberry in coir substrate hydroponics using a FDR sensor-automated irrigation system” (Choi et al., 2016) yang dijalankan di Korea Selatan. Objektifnya ialah menilai sistem pengairan automatik berasaskan sensor FDR untuk meningkatkan kecekapan air dan baja dalam hidroponik sabut kelapa. Kajian dijalankan di ladang hidroponik komersial menggunakan strawberi kultivar ‘Seolhyang’, membandingkan pengairan automatik sensor FDR (FAI) dengan pengairan pemasa tetap konvensional (TIMER). Dapatan dilengkapi oleh kajian di Jepun (Chanseetis et al., 2005), Sepanyol (Rincón et al., 2005) dan Trinidad (Eudoxie et al., 2013).
Sorotan Kajian Lepas
Asas pengiraan keperluan air tanaman ialah garis panduan FAO-56 oleh Allen et al. (1998), yang dipetik lebih 26,000 kali. Menurut ringkasan SciSpace, garis panduan ini membentangkan prosedur untuk mengira evapotranspirasi rujukan dan evapotranspirasi tanaman daripada data meteorologi dan pekali tanaman, berdasarkan kaedah Penman-Monteith FAO. Pendekatan berasaskan cuaca ini menjadi asas kepada sistem fertigasi berasaskan radiasi suria.
Dari sudut sensor, Hilhorst (2000), dipetik 263 kali, menghuraikan kaedah mengira kekonduksian air liang berdasarkan pengukuran serentak ketelusan (permittivity) dan kekonduksian tanah pukal (ringkasan SciSpace), prinsip yang membolehkan sensor FDR mengukur kandungan air dan EC substrat secara serentak. Hook dan Livingston (1996) pula mengenal pasti punca dan magnitud ralat dalam menukar ukuran reflektometri domain masa (TDR) kepada anggaran kandungan air (ringkasan SciSpace), mengingatkan bahawa sensor perlu ditentukur dengan betul.
Pendekatan berasaskan tumbuhan juga wujud. Fernández et al. (2008), dipetik 156 kali, menilai penjadualan pengairan berasaskan pengukuran aliran sap dan model transpirasi bagi zaitun, epal, pear Asia dan anggur (ringkasan SciSpace). Buku Hydroponic Production of Vegetables and Ornamentals oleh Savvas dan Passam (2002), dipetik 311 kali, menyediakan asas pengurusan larutan nutrien dan substrat dalam hidroponik yang menjadi rujukan kajian Choi et al. (2016).
Dapatan Utama
Sensor FDR mengurangkan air hampir separuh. Choi et al. (2016), dipetik 28 kali, menggunakan sensor reflektometri domain frekuensi (FDR) untuk mengukur kandungan air isipadu substrat dan mengautomasikan pengairan strawberi. Purata isipadu pengairan mingguan setiap pokok ialah 370 mL bagi FAI berbanding 666 mL bagi TIMER, dan saliran mingguan 55.8 mL berbanding 300 mL. Jumlah pengairan TIMER 1.7 kali lebih tinggi, manakala kecekapan penggunaan air FAI 1.2 kali lebih tinggi. Pertumbuhan, hasil buah dan pepejal larut tidak berbeza secara signifikan, dan penjimatan kos baja kira-kira 41% dicapai. Kandungan air substrat ialah 58–62% (FAI) dan 63–65% (TIMER), dengan EC larutan substrat 0.8–1.4 dS/m bagi kedua-dua sistem.
Fertigasi berasaskan radiasi suria dan VPD. Chanseetis et al. (2005) membangunkan sistem fertigasi untuk tomato dalam beg berasaskan radiasi suria kumulatif dan defisit tekanan wap (VPD). Menurut ringkasan SciSpace, pengoptimuman ini meningkatkan kecekapan penggunaan air dan nitrat serta mengurangkan peratusan saliran.
Pengambilan ion selektif dalam sabut kelapa. Rincón et al. (2005) mengkaji hasil, penggunaan air dan pengambilan nutrien tomato dalam habuk sabut kelapa. Menurut ringkasan SciSpace, tanaman menunjukkan pengambilan ion selektif, dan sabut kelapa meningkatkan kecekapan penggunaan air dan nutrien.
Media mempengaruhi pemakanan. Eudoxie et al. (2013) di Trinidad mengkaji kesan media tanaman terhadap pemakanan dan hasil cili manis di bawah fertigasi berjadual. Menurut ringkasan SciSpace, sabut kelapa memberi produktiviti tinggi, tetapi boleh menyebabkan gangguan fisiologi buah jika tidak diurus dengan betul.
| Teknologi | Faedah | Sumber |
|---|---|---|
| Sensor FDR (strawberi) | Pengairan 370 vs 666 mL/minggu; baja ?41% | Choi et al. (2016) |
| Radiasi suria + VPD (tomato) | Saliran ?; kecekapan air dan nitrat ? | Chanseetis et al. (2005) |
| Habuk sabut kelapa (tomato) | Pengambilan ion selektif | Rincón et al. (2005) |
| Media berbeza (cili manis) | Sabut kelapa produktif tetapi perlu diurus | Eudoxie et al. (2013) |
Perbincangan
Automasi berasaskan sensor atau radiasi suria menyesuaikan jumlah air dengan keperluan sebenar tanaman, yang berubah setiap hari mengikut cahaya dan suhu. Dapatan Choi et al. (2016) amat meyakinkan kerana ia dijalankan di ladang komersial, bukan di stesen penyelidikan: saliran berkurang lebih lima kali ganda tanpa sebarang kehilangan hasil atau kualiti. Ini bermakna sebahagian besar larutan yang diberikan oleh sistem pemasa sebenarnya terbuang terus ke saliran.
Di Malaysia, di mana cuaca boleh berubah dari terik ke hujan lebat dalam sehari, sistem sebegini amat bermanfaat. Kos sensor kelembapan substrat dan pengawal mikro semakin murah, menjadikan automasi boleh dicapai oleh pengusaha kecil dan sederhana (pengetahuan am). Namun, seperti yang diingatkan oleh Hook dan Livingston (1996), ralat pengukuran sensor perlu difahami; sensor perlu ditentukur untuk sabut kelapa dan diletakkan di lokasi yang mewakili.
Pengurangan saliran juga bermakna kurang pencemaran baja ke alam sekitar. Bagi ladang yang tidak mampu memasang sensor pada setiap blok, pendekatan Chanseetis et al. (2005) yang menggunakan radiasi suria kumulatif sebagai pencetus menawarkan alternatif, kerana satu sensor radiasi boleh mengawal seluruh rumah pelindung hujan.
Implikasi kepada Pengusaha
1. Gantikan pemasa tetap dengan pengairan berasaskan sensor.
2. Pertimbangkan radiasi suria sebagai pencetus pengairan.
3. Pantau peratusan saliran sebagai penunjuk kecekapan.
4. Tentukur sensor FDR untuk substrat sabut kelapa sebelum digunakan.
5. Urus EC dan kelembapan sabut kelapa dengan teliti.
Kesimpulan
Automasi fertigasi berasaskan sensor FDR mengurangkan pengairan hampir separuh, saliran lebih lima kali ganda dan kos baja kira-kira 41% tanpa menjejaskan hasil strawberi. Fertigasi berasaskan radiasi suria dan VPD turut meningkatkan kecekapan penggunaan air dan baja. Teknologi ini sesuai untuk keadaan cuaca Malaysia yang berubah-ubah.
Rujukan
1. Choi, K.-Y., Choi, E.-Y., Kim, I. S., & Lee, Y.-B. (2016). Improving water and fertilizer use efficiency during the production of strawberry in coir substrate hydroponics using a FDR sensor-automated irrigation system. Horticulture, Environment, and Biotechnology, 57. https://doi.org/10.1007/s13580-016-0072-2
2. Chanseetis, C., Shinohara, Y., Maruo, T., et al. (2005). Development of fertigation system for tomato bag culture based on cumulative solar radiation and vapor pressure deficit values. Environmental Control in Biology, 43(2). https://doi.org/10.2525/ecb.43.97
3. Rincón, L., Pérez, A., Abadía, A., & Pellicer, C. (2005). Yield, water use and nutrient uptake of a tomato crop grown on coconut coir dust. Acta Horticulturae, 697. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2005.697.7
4. Eudoxie, G., Martin, M., & Carrington, L. (2013). Growing media effects on sweet pepper (Capsicum annuum L.) nutrition and yield under timed fertigation. https://doi.org/10.22004/ag.econ.253461
5. Allen, R. G., Pereira, L. S., Raes, D., & Smith, M. (1998). Crop Evapotranspiration: Guidelines for Computing Crop Water Requirements (FAO Irrigation and Drainage Paper 56). FAO.
6. Hilhorst, M. A. (2000). A pore water conductivity sensor. Soil Science Society of America Journal, 64. https://doi.org/10.2136/sssaj2000.6461922x
7. Hook, W. R., & Livingston, N. J. (1996). Errors in converting time domain reflectometry measurements of propagation velocity to estimates of soil water content. Soil Science Society of America Journal, 60. https://doi.org/10.2136/sssaj1996.03615995006000010008x
8. Fernández, J. E., Green, S. R., Caspari, H. W., et al. (2008). The use of sap flow measurements for scheduling irrigation in olive, apple and Asian pear trees and in grapevines. Plant and Soil, 305. https://doi.org/10.1007/s11104-007-9348-8
9. Savvas, D., & Passam, H. (2002). Hydroponic Production of Vegetables and Ornamentals. Embryo Publications.
Sumber carian: SciSpace Literature Review (mod High Quality), November 2026.
Kata kunci: fertigasi, automasi, sensor FDR, radiasi suria, VPD, sabut kelapa, kecekapan air, strawberi
