Lingkungan dan bangunan pertanian

Lingkungan dan bangunan pertanian (LBP) adalah salah satu cabang disiplin ilmu dalam teknik pertanian yang fokus pada pengendalian lingkungan dalam bangunan pertanian untuk pertumbuhan produksi dan mempertahankan mutu hasil pertanian.

Pengertian dan definisi dari bangunan pertanian secara fisik adalah semua bangunan dengan berbagai macam tipe dan strukturnya, yang digunakan untuk proses produksi di bidang pertanian dalam arti luas, meliputi bangunan untuk produksi tanaman pertanian (rumah kaca, hidroponik, dan sebagainya), produksi ternak (kandang dan sebagainya), bangunan untuk penyimpanan dan penanganan pascapanen (gudang pertanian dan sebagainya), bangunan untuk menyimpan alat dan mesin pertanian, perbengkelan, serta bangunan pertanian lainnya. Dalam suatu bangunan pertanian, perlu diperhatikan aspek-aspek lingkungan mikro dan pengendaliannya yang diperlukan untuk memaksimalkan fungsi dari bangunan tersebut sesuai dengan tujuan dibangunnya. Aspek lingkungan tersebut meliputi temperatur, kelembapan, cahaya, kualitas dan aliran udara, bau, hama dan penyakit, dan sebagainya yang memengaruhi kenyamanan, produktivitas, dan kualitas dan masa simpan suatu produk hasil pertanian. Dari sudut pandang keteknikan, lingkungan dapat dikendalikan secara tertutup.

Lingkungan mikro tanaman

Elemen lingkungan yang memengaruhi produktivitas tanaman adalah temperatur, kelembapan relatif, intensitas cahaya, angin, polutan, konsentrasi CO₂, serta pH, kadar nutrisi, dan kadar air media tanam. Media tanam yang digunakan bervariasi, ditentukan oleh praktik menanam yang digunakan. Penanaman dengan cara hidroponik tentu saja memerlukan penanganan pH, nutrisi, dan kadar air media tanam yang berbeda jika dibandingkan dengan menggunakan media tanah, sehingga penanganan lingkungan mikro akan sedikit berbeda. Penanganan faktor lingkungan dalam rumah kaca juga berbeda jika dibandingkan dengan penanganan lingkungan mikro tanaman dalam ruangan terbuka, mengingat bahwa dalam rumah kaca intensitas panas dapat diatur sesuai dengan kebutuhan dan struktur bangunan.

Cahaya

Cahaya merupakan faktor lingkungan yang paling penting bagi tanaman karena merupakan sumber energi bagi fotosintesis tanaman. Cahaya yang paling penting bagi tanaman adalah cahaya tampak, yang memiliki panjang gelombang antara 390-700 nm.

Mengendalikan intensitas cahaya agar optimum bagi tanaman merupakan hal yang sulit. Rekayasa lingkungan untuk mendapatkan kondisi cahaya yang sesuai dapat dilakukan dengan sistem perlampuan. Hal ini umum dilakukan jika intensitas cahaya alami yang tersedia kurang atau tidak ada. Namun perlu diperhatikan bahwa tidak semua tanaman pertanian menyukai intensitas cahaya tinggi, ada tanaman pertanian yang tumbuh subur dengan naungan, atau tanaman pertanian dinaungi untuk tujuan tertentu (misal pohon teh untuk membuat teh putih atau tembakau untuk mendapatkan daun yang lebar dan tipis).

Selain intensitas, durasi ketersediaan cahaya juga merupakan hal yang penting. Sebagian tipe tanaman dipengaruhi oleh lamanya penyinaran agar berbunga atau menghasilkan hasil yang baik, tetapi ada juga yang tidak; misalnya, anggrek cattleya tidak akan berbunga jika lamanya penyinaran melebihi 15 jam sehari, bit gula tidak akan menghasilkan gula yang banyak jika tidak mendapatkan cahaya lebih dari 8 jam sehari, dan tomat tidak dipengaruhi lamanya penyinaran. Fenomena ini disebut fotoperiodisme.

Temperatur

Temperatur merupakan salah satu parameter lingkungan yang sangat penting bagi tumbuhan. Temperatur di sekitar tanaman, baik temperatur udara, air, ataupun tanah, dipengaruhi oleh banyak hal seperti durasi dan intensitas radiasi matahari, laju pindah panas, laju transpirasi dan evaporasi, dan aktivitas biologis di sekitar tanaman. Mudah mengukur temperatur udara di sekitar tanaman, tetapi sulit mengukur temperatur tanaman itu sendiri. Biasanya temperatur daun digunakan sebagai data yang mewakili karena permukaan daun yang luas serta kegunaan daun sebagai organ transpirasi menjadikannya tolok ukur pengukuran temperatur tanaman. Selain itu, temperatur tanah juga digunakan untuk mengukur temperatur organ perakaran tanaman.

Hubungan antara temperatur udara dan pertumbuhan tanaman sangat kompleks, tetapi pada umumnya memengaruhi kinerja enzim tanaman dan aktivitas air. Tanaman, selayaknya makhluk hidup lain di bumi ini, kehidupannnya dikendalikan oleh aktivitas enzim di dalam maupun di luar sel. Jika temperatur terlalu dingin, sel tidak akan aktif dan cenderung dorman, sedangkan ketika temperatur terlalu tinggi, enzim perlahan-lahan akan mengalami pengurangan aktivitas hingga akhirnya mati. Jika tidak ada aktivitas enzim, kehidupan tidak akan berlangsung dengan baik. Selain itu, temperatur yang tinggi juga akan menyebabkan laju transpirasi meningkat melebihi penyerapan air oleh akar sehingga sel tanaman akan mengering dan mati.

Temperatur bersama-sama dengan kelembapan udara adalah yang paling memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan hama dan penyakit tanaman.

Kelembapan udara relatif

Kelembapan udara relatif (atau RH, Relative Humidity), adalah rasio antara tekanan uap air aktual pada temperatur tertentu dengan tekanan uap air jenuh pada temperatur tersebut. Pengertian lain dari RH adalah perbandingan antara jumlah uap air yang terkandung dalam udara pada suatu waktu tertentu dengan jumlah uap air maksimal yang dapat ditampung oleh udara tersebut pada tekanan dan temperatur yang sama.

Dalam konteks budidaya tanaman, kelembapan udara dipengaruhi dan memengaruhi laju transpirasi tanaman. Tingginya laju transpirasi akan meningkatkan laju penyerapan air oleh akar hingga pada batas tertentu, tetapi jika terlalu tinggi melampaui laju penyerapan dan terjadi secara terus menerus akan menyebabkan tanaman mengering.

Kelembapan udara, bersama dengan temperatur paling banyak memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan hama dan penyakit tanaman.

Kadar karbon dioksida di udara

Karbon dioksida adalah gas yang diperlukan oleh tanaman sebagai bahan dasar berlangsungnya fotosintesis. Tanpa Karbon dioksida, tanaman tidak akan menghasilkan hasil pertanian karena karbon dioksida bersama air dan cahaya matahari merupakan bahan dasar proses pembentukan hasil-hasil pertanian melalui fotosintesis tanaman.

Kecepatan angin

Yang dimaksud dengan kecepatan angin dalam hal ini adalah besarannya dan tidak bergantung pada arah. Angin memengaruhi laju transpirasi, laju evaporasi, dan ketersediaan karbon dioksida di udara. Tanaman akan mengalami kemudahan dalam mengambil karbon dioksida di udara pada kecepatan udara antara 0,1 hingga 0,25 m/s. American Society of Agricultural Engineering merekomendasikan kecepatan angin dalam budidaya tanaman tidak melebihi 1 m/s. Pengendalian kecepatan angin dapat dilakukan jika budidaya dilakukan dalam greenhouse dengan ventilasi yang tidak terlalu terbuka serta dinding yang kedap udara.

Polutan

Polutan adalah segala sesuatu yang mencemari lingkungan. Polutan yang memengaruhi pertumbuhan tanaman dapat berupa polutan udara, tanah, maupun air ketika dilakukan irigasi. Kerusakan tanaman dapat terjadi ketika udara di sekitar tanaman mengandung amonia dalam kadar 8-40 ppm atau SO₂ sebesar 1 ppm. Merkuri, baik dalam bentuk uap, polutan air, maupun dalam tanah, dapat menyebabkan akumulasi merkuri pada hasil pertanian. Keberadaan gas etilena dapat mencegah terbentuknya kuncup bunga.

Zona perakaran

Akar yang ditanam dalam media hidroponik

Zona perakaran merupakan tempat berdirinya tanaman dan sekaligus berfungsi sebagai media tumbuh tanaman. Lingkungan perakaran juga menjadi sumber air dan tempat tersimpannya nutrisi tanaman sebelum diserap oleh tanaman. Zona perakaran juga merupakan tempat berlangsungnya difusi oksigen ke akar. Zona perakaran tidak hanya berupa media tanah; penanaman secara hidroponik memungkinkan tanaman ditanam di media non tanah. Media tersebut antara lain sabut kelapa, arang, vermiculite, rockwool, perlite, air, dan sebagainya. Bahkan tanaman yang ditanam secara aeroponik tidak memerlukan media tanam apapun; akar langsung terekspos oleh udara.

Lingkungan mikro hewan

Lingkungan mikro hewan adalah faktor yang memengaruhi kenyamanan hidup hewan dan interaksinya dengan lingkungan sekitar (kandang, padang rumput, dan sebagainya). Dalam bangunan pertanian kandang, pengendalian kelembapan, temperatur, intensitas cahaya, dan bau serta pengaturan jarak antara satu hewan dengan hewan lainnya penting untuk dilakukan demi kenyamanan dan produktivitas hewan ternak.

Hewan dikatakan nyaman jika memenuhi persyaratan sebagai berikut:

• Pembuluh darah tidak mengembang atau mengkerut, disebabkan temperatur yang mengganggu kenyamanan hewan tersebut.
• Evaporasi dari kulit dan saluran napas hewan minimum, dapat dilakukan dengan mengendalikan temperatur dan kelembapan kandang.
• Rambut dan bulu tidak tegang.
• Respon dan tingkah laku terhadap lingkungan (temperatur panas atau dingin, bau, dan sebagainya) tidak terlihat.

Temperatur udara

Peranan temperatur udara dalam lingkungan mikro hewan sangat penting dalam menentukan kenyamanan hewan ternak. Temperatur yang dibutuhkan untuk setiap jenis hewan dan dalam kondisi tertentu berbeda-beda, menyebabkan pengaturan temperatur mikro hewan menjadi sulit. Seperti contoh, hewan ternak besar yang baru saja dilahirkan membutuhkan temperatur yang sedikit lebih tinggi dibandingkan dengan hewan ternak besar dalam kondisi biasa agar tidak mengalami hipotermia akibat proses adaptasi yang belum terlalu lama. Temperatur kenyamanan bagi hewan ditentukan oleh jenis hewan ternak, usia, jenis kelamin, jumlah pakan, dan kondisi kesehatan dan fisiologis hewan ternak.

Temperatur yang berada di luar temperatur kenyamanan hewan akan menyebabkan hewan stress. Jika terlalu ekstrem panas akan menyebabkan hewan mati akibat hipertermia, dan pada kondisi tersebut hewan mengalami penyerapan panas yang terlalu tinggi. Sedangkan jika terlalu ekstrem dingin akan menyebabkan hewan mati akibat hipotermia, dan hewan ketika itu mengalami pengeluaran panas yang terlau tinggi.

Semua jenis hewan ternak yang umum berada di pasaran adalah hewan berdarah panas, yang berarti hewan tersebut dapat mempertahankan temperatur tubuhnya dengan mengatur kecepatan aliran darah, lebar penampang pembuluh darah, kadar gula, ion tubuh, dan sebagainya.

Perilaku dan perubahan fisiologis hewan yang mungkin muncul ketika berada dalam kondisi kedinginan yaitu:

• Pembuluh darah mengkerut, rambut menjadi tegang, dan kulit menebal diisi oleh kandungan lemak dan minyak. Kombinasi dari ketiganya mengurangi besarnya pindah panas dari tubuh ke lingkungan
• Metabolisme akan meningkat untuk meningkatkan panas tubuh. Hal ini akan menyebabkan hewan cepat lapar dan membutuhkan makanan yang lebih banyak

Jenis dan bangunan pertanian

Sebagai alat produksi, bangunan pertanian digunakan dalam kegiatan-kegiatan atau proses produksi pertanian baik pra maupun pascapanen. Berdasarkan fungsinya, maka bangunan pertanian dapat dikelompokkan dalam berbagai macam atau jenis bangunan sebagai berikut:

Bangunan untuk produksi tanaman

Rumah tanaman, salah satu jenis bangunan untuk budidaya pertanian yang paling umum

Bangunan untuk produksi tanaman umum disebut greenhouse atau rumah kaca atau rumah tanaman; istilah terakhir muncul sejak pembangunan greenhouse tidak lagi menggunakan kaca, tetapi juga plastik dan fiberglass dengan alasan teknis maupun ekonomi. Rumah kaca umumnya dibangun di wilayah subtropis dan wilayah dengan empat musim. Bangunan ini dperlukan agar kegiatan bercocok tanam dapat dilakukan ketika temperatur cuaca mematikan bagi tanaman pertanian. Dengan rumah kaca, tanaman yang di dalamnya terlindungi dari temperatur lingkungan serta mendapatkan temperatur yang cukup untuk pertumbuhannya. Hal ini dikarenakan cahaya matahari masih dapat menembus atap dan dinding rumah kaca, sedangkan panas yang dihasilkan dari elemen-elemen di dalam rumah kaca sulit keluar dan terperangkap di dalam sehingga temperatur di dalam rumah kaca menumpuk dan mengimbangi temperatur dingin di luar sehingga memungkinkan bagi tanaman untuk hidup.

Tetapi, efek rumah kaca tidak dapat diterapkan di wilayah tropis karena temperatur yang meningkat akan mematikan tanaman yang didalamnya, mengingat bahwa temperatur lingkungan di wilayah tropis sudah cukup untuk pertumbuhan tanaman. Greenhouse yang dibangun di wilayah tropis umumnya tidak melindungi tanaman dari temperatur udara luar. Hal ini karena konstruksi tembok yang tidak kedap udara dan atap yang berventilasi, memungkinkan udara panas naik dan keluar dari greenhouse. Namun greenhouse ini dapat melindungi tanaman dari hujan dan serangan hama.

Bangunan untuk produksi ternak

Kandang di Wisconsin, USA

Bangunan ternak yang dimaksud adalah bangunan untuk ternak besar, ternak kecil, dan unggas. Di Indonesia, pada umumnya sudah digunakan dalam skala luas kadang ayam yang dibangun dalam skala besar untuk tujuan komersial, dilengkapi dengan peralatan-peralatan mekanis. Usaha ternak sapi belum mampu berkembang sebesar usaha peternakan ayam, karena umumnya usaha ternak sapi masih diusahakan petani baik secara individu maupun berkelompok. Sistem perkandangannya pun masih sederhana dan hanya mampu menampung dua hingga lima ekor sapi. Peternakan besar sudah ada, tetapi jumlahnya terbatas sehingga masih berpotensi untuk dikembangkan di Indonesia.

Usaha di bidang peternakan memerlukan fasilitas perkandangan yang baik agar produksinya baik. Untuk itu, diperlukan perancangan dan desain yang baik pula, dan disesuaikan dengan jenis ternak dan skala usaha yang ada. Yang paling utama adalah kandang tersebut berfungsi dengan baik, menyediakan perlindungan dan lingkungan yang sesuai bagi pertumbuhan dan kenyamanan hewan ternak.

Bangunan untuk penyimpanan hasil pertanian

Penyimpanan bahan hasil pertanian telah dilakukan oleh manusia sejak 8000 tahun sebelum masehi pada saat manusia mulai menanam, sedangkan penyimpanan bahan pangan sudah dimulai sejak manusia melakukan budaya berburu dan mengumpulkan makanan untuk mencegah kelaparan ketika musim yang tidak diinginkan datang. Produk hasil pertanian secara luas, baik berupa hasil pertanian, perikanan, peternakan, maupun kehutanan memerlukan fasilitas penyimpanan sebelum diproses atau sebelum dipasarkan. Tujuan penyimpanan secara fisik adalah untuk mempertahankan mutu dan mencegah kerusakan produk. Penyimpanan diperlukan karena berkaitan dengan tujuan pemasaran, yaitu menunggu hingga harga pasar baik untuk menjual hasil pertanian.

Jenis-jenis bangunan penyimpanan hasil pertanian:

• Rumah pengepakan
• Bangunan penyimpanan hasil pertanian dalam karung (gudang)
• Bangunan penyimpanan hasil pertanian dalam bentuk curah (silo)
• Bangunan penyimpanan kayu
• Rumah beku untuk penyimpanan buah-buahan dan sayuran serta hasil peternakan

Gudang adalah suatu bangunan penyimpanan yang memiliki bagian-bagian konstruksi yang terdiri dari atap (penutup), dinding, dan lantai, membentuk suatu ruangan perlindungan yang cukup luas untuk menempatkan atau menyimpan berbagai macam barang atau komoditas. Definisi ini membedakan fasilitas penyimpanan yang lain seperti lumbung, peti, kotak, atau perlengkapan pengemasan lainnya. Gudang secara konstruksi tidak banyak berbeda dengan gedung yang bersifat statis dan memerlukan pondasi untuk memantapkan dan menstabilkan posisi dan kedudukan bangunan tersebut.

Silo yang terdapat di Port Giles, Australia Selatan, yang digunakan untuk menampung gandum

Penyimpanan hasil tanaman berupa biji-bijian dapat dilakukan secara curah atau karung. Bangunan penyimpan biji-bijian curah umumnya berbentuk lumbung atau silo berupa silinder tegak. Di Indonesia, yang saat ini digunakan adalah lumbung yang berbentuk rumah panggung persegi. Pada penyimpanan dengan sistem karung, biji-bijian dimasukan ke dalam karung dan disimpan di gudang secara berumpuk-tumpuk.

Sedangkan penyimpanan buah-buahan, sayur-sayuran, hasil ternak, dan hasil pertanian lainnya yang cepat membusuk akibat serangan mikrob dan jamur, umumnya disimpan di ruangan berpendingin.

Bangunan untuk penyimpanan bahan, alat, dan mesin budidaya pertanian

Jenis bangunan ini sangat penting dalam usaha tani skala besar dan komersial. Kondisi yang harus dipenuh dalam konstruksi bangunan pertanian jenis ini adalah faktor keselamatan dan kesehatan kerja, mengingat bahwa bangunan ini berguna untuk menyimpan bahan-bahan yang diperlukan dalam kegiatan budidaya pertanian seperti benih, bahan-bahan kimia seperti pupuk, pestisida, dan bahan bakar serta alat dan mesin pertanian seperti traktor. Sebaiknya bangunan ini dilengkapi dengan fasilitas keselamatan seperti pemadam kebakaran serta pintu darurat. Konstruksi bangunan juga sebaiknya tahan api dan tidak mudah runtuh dalam kondisi apapun. Kebutuhan fasilitas lainnya disesuaikan, misalnya untuk bangunan penyimpanan traktor dan implemennya, diperlukan pintu yang besar.

Bangunan pertanian lainnya

Dalam usaha tani komersial, biasanya ada banyak jenis bangunan pertanian karena banyaknya kebutuhan, misalnya infrastruktur jalan menuju ladang atau kandang, pagar, bendungan, dan sebagainya.

Pengendalian lingkungan pada bangunan pertanian

Bangunan pertanian harus mampu mengatasi pengaruh buruk dari lingkungan di luar bangunan. Pengendalian lingkungan di dalam bangunan pertanian meliputi cahaya, temperatur, kelembapan, komposisi gas, dan sebagainya.

Untuk mempertahankan temperatur lingkungan di dalam suatu bangunan pertanian, harus ada keseimbangan antara input dan output sumber panas di dalam bangunan tersebut. Panas dapat masuk ke dalam bangunan pertanian dari berbagai sumber, misalnya aliran udara masuk, peralatan mekanis, lampu pencahayaan, aktivitas manusia, dan panas yang dihasilkan dari tanaman maupun hewan di dalamnya. Sedangkan, panas dapat keluar dari bangunan pertanian melalui udara keluar, konduksi bangunan pertanian, penyerapan panas oleh elemen-elemen dalam bangunan, dan sebagainya. Besarnya kehilangan panas konduksi dari suatu bangunan bergantung pada resistansi aliran panas pada bangunan, luas dinding dan atap, serta perbedaan temperatur antara struktur bangunan dan atmosfer.

Nilai konduktivitas panas bahan

Bahan	Nilai konduktivitas (W/m.K)
Udara	0,024
Hidrogen	0,17
Air	0,61
Busa poliuretan	0,026
Polistirena	0,034
Papan gabus	0,043
Kayu	0,115
Salju	0,17-0,52
Gelas	0,34-1,21
Tanah	1,04-1,73
Beton	1,73
Baja	45,00
Aluminium	212,80
Tembaga	385,80

Pengendalian lingkungan pada bangunan produksi tanaman

Faktor lingkungan yang ada dalam greenhouse adalah cahaya, temperatur, kelembapan, aliran udara, komposisi udara, dan media tanam. Sedangkan arah pengendalian faktor lingkungan tersebut bergantung pada tujuan penggunaan greenhouse. Pada daerah dengan empat musim, greenhouse digunakan untuk melakukan kegiatan bercocok tanam di musim dingin atau menanam tanaman pertanian yang tidak sesuai dengan iklim dan musim setempat dengan mengendalikan kondisi lingkungan di dalamnya. Misalnya, untuk menghindari udara dingin, ventilasi diminimalisasi sehingga udara dingin luar tidak dapat masuk dan panas yang terperangkap di dalam tidak keluar dengan mudah. Umumnya, tipe rumah kaca seperti ini membutuhkan bahan transparan yang sangat bening namun tidak dapat ditembus oleh gelombang inframerah yang dipancarkan oleh tanaman di dalamnya setelah menerima cahaya matahari sehingga panas di dalam dapat dipertahankan. Bahan konstruksi bangunan juga perlu diperhatikan, yaitu harus terbuat dari bahan dengan konduktivitas termal yang rendah untuk mencegah hilangnya panas keluar dari bangunan dan yang tahan terhadap cuaca ekstrem.

Untuk penggunaan di wilayah tropis, greenhouse umumnya digunakan untuk melindungi tanaman dari hujan dan mencegah serangan hama dan penyakit, akibat tingginya kelembapan udara wilayah tropis karena curah hujan yang tinggi serta temperatur yang tinggi. Untuk itu, dinding greenhouse umumnya terbuat dari kain kasa yang cukup rapat namun masih memungkinkan aliran udara dari luar masuk ke dalam maupun sebaliknya. Selain itu, atapnya berventilasi sehingga udara panas di dalam dapat keluar dengan mudah. Untuk pemilihan bahan konstruksi bangunan, tipe greenhouse ini tidak membutuhkan jenis bahan pertanian khusus melainkan bahan yang tahan terhadap korosi mengingat wilayah tropis memiliki kelembapan udara yang tinggi.

Untuk penggunaan di daerah gurun, rumah kaca berfungsi untuk menurunkan temperatur udara di dalam sehingga tidak sepanas udara di lingkungan luar. Hal ini bertujuan agar tanaman dapat tumbuh, karena pada umumnya kondisi gurun terlalu ekstrem untuk tanaman pertanian. Tipe greenhouse seperti ini umumnya tertutup dengan atap yang tidak bening, tetapi agak teduh untuk mengurangi intensitas cahaya yang masuk. Pengendalian kelembapan udara juga diperhatikan, mengingat lingkungan gurun sangat kering.

Masalah yang mungkin timbul dari rapatnya konstruksi greenhouse dan cenderung tertutup dari lingkungan luar adalah kadar karbon dioksida. Ventilasi yang terlalu rapat dapat menyebabkan turunnya kadar karbon dioksida dalam greenhouse. Fotosintesis yang terjadi di dalam greenhouse cenderung lebih intens dibandingkan dengan kondisi di luar, menyebabkan penyerapan karbon dioksida melebihi kondisi normal. Hal ini dapat diatasi dengan memperkaya kandungan karbon dioksida di dalam greenhouse dengan suatu generator agar kadar kardon dioksida di dalam tidak jatuh hingga di bawah normal.

Pengendalian lingkungan pada bangunan produksi ternak

Hubungan antara hewan ternak dan faktor lingkungannya sangat kompleks; pemahaman terhadap hal ini sangat penting untuk menciptakan lingkungan mikro hewan yang sesuai bagi pertumbuhan hewan. Pemenuhan kondisi lingkungan yang sesuai merupakan salah satu syarat menciptakan kenyamanan bagi hewan ternak yang pada akhirnya akan memberikan produktivitas terbaiknya.

Kondisi temperatur yang baik bagi hewan yaitu kondisi di mana hewan ternak tidak menunjukkan gejala responsif terhadap temperatur. Temperatur juga memengaruhi tingkat kenyamanan hewan ternak, di mana temperatur kenyamanan bagi setiap jenis hewan ternak dan dalam kondisi tertentu berbeda-beda. Hal ini berarti memerlukan desain kandang yang berbeda untuk setiap jenis hewan ternak dalam setiap kondisi (kandang untuk hewan ternak yang baru lahir, kandang untuk hewan ternak yang sedang hamil, kandang untuk hewan ternak yang sedang sakit, dan sebagainya). Karena sesungguhnya, sulit untuk menciptakan kondisi temperatur yang berbeda bagi hewan yang berbeda pada satu kandang. Meski hewan ternak memiliki adaptasi homeostasis (pengkodisian temperatur tubuh atau mempertahankan temperatur tubuh dan menyesuaikan diri dengan lingkungan untuk menciptakan kenyamanan bagi dirinya sendiri), tetapi hal itu membutuhkan energi yang tinggi dari hewan tersebut, yang dapat mengakibatkan berkurangnya hasil hewan ternak yang dikehendaki.

Pengaturan temperatur dalam satu kandang dapat dilakukan dengan pengaturan ventilasi. Jenis-jenis ventilasi yaitu ventilasi alamiah, dan ventilasi mekanis di mana AC dan tungku penghangat juga termasuk di dalamnya.

Fasilitas di dalam kandang hewan ternak dibangun dengan memperhatikan aspek tingkah laku dan kesehatan hewan. Umumnya hewan ternak termotivasi untuk beristirahat, makan, minum, dan bergerak-gerak tergantung kondisi lingkungan dan fisiologis yang didapatkan oleh hewan, dan itu membutuhkan adaptasi struktur terhadap hal-hal tersebut, seperti contoh, sapi menghabiskan sebagian besar hidupnya dengan beristirahat, sehingga diperlukan konstruksi kandang yang memungkinkan bagi sapi untuk merasa nyaman ketika ia beristirahat.

Faktor lainnya yang digunakan untuk konstruksi kandang hewan adalah pembebanan terhadap lantai kandang oleh peralatan-peralatan kandang dan beban hewan ternak. Selain itu, diperlukan konstruksi lantai yang mudah dilakukan pembersihan dan anti slip, khususnya pada kandang hewan ternak besar untuk mencegah terjadinya kecelakaan bagi hewan ternak. Selain itu, diperlukan drainase yang baik agar kotoran dan sisa-sisa makanan serta air yang tergenang tidak menjadi sarang penyakit.

Material yang digunakan dalam konstruksi kandang di segala aspek secara umum harus resisten terhadap hal-hal berikut:

• Serangan bahan kimia dan pelapukan
• Kondisi iklim dan temperatur ekstrem
• Pengaruh hama
• Pengaruh kegiatan pencucian kandang (tekanan air dan sebagainya)

Pengendalian lingkungan pada bangunan penyimpanan hasil pertanian

Penyimpanan hasil pertanian merupakan bagian yang penting dalam penanganan pascapanen; beberapa jenis hasil pertanian sangat rentan terhadap kerusakan selama penyimpanan, apalagi jika sistem penyimpanan yang ditetapkan kurang atau tidak memenuhi persyaratan penyimpanan yang baik. Selama penyimpanan proses perubahan biokimia dan serangan agen-agen perusak dapat menyebabkan susut dan menghasilkan metabolit yang berbahaya bagi kesehatan. Oleh karena itu, perlu dilakukan penyimpanan yang baik dan benar. Dalam hal ini, perlu dilakukan kontrol terhadap faktor-faktor lingkungan yang berperan dalam penyimpanan serta kontrol terhadap agen-agen yang dapat menimbulkan kerugian.

Banyak faktor yang berperan dalam penyimpanan bahan hasil pertanian. Faktor-faktor tersebut diantaranya adalah faktor lingkungan (temperatur, kelembapan relatif, komposisi atmosfer), faktor bahan (kadar air, aktivitas air, dan sebagainya), tindakan penanganannya (cara dan waktu panen, pencucian, pengeringan, dan sebagainya), faktor bangunan (struktur, kemampuan pengaturan lingkungan dalam bangunan, fasilitas, dan sebagainya).

Penyimpanan hasil pertanian membutuhkan lingkungan yang mendukung kondisi yang dapat mempertahankan hasil pertanian dalam waktu lama dengan tidak mengubah kualitas dan kuantitas hasil pertanian (tidak mengubah rasa, warna, bentuk, dan sebagainya) serta mencegah terjadinya perkecambahan terutama dalam penyimpanan hasil pertanian yang berbentuk biji-bijian. Hal ini dapat dilakukan dengan mengendalikan temperatur, kelembapan, komposisi gas dalam udara, dan pengendalian hama yang dapat merusak hasil pertanian.

Dalam penyimpanan hasil pertanian, perlu diperhatikan:

• Kadar air dan aktivitas air dalam hasil pertanian
• Daya tumbuh, terutama hasil pertanian dalam bentuk biji-bijian
• Aktivitas respirasi, terutama buah-buahan dan sayur-sayuran, karena aktivitas respirasi masih terjadi meski sudah dipanen
• Massa jenis hasil pertanian

Temperatur ruangan dan sistem penyimpanan memegang peran yang sangat penting dalam sistem penyimpanan. Bahan pangan yang berkadar air tinggi dan indeks aktivitas air yang tinggi rentan terhadap kerusakan kimiawi dan mikrobiologis. Hasil pertanian yang tahan terhadap serangan mikroorganisme seperti serealia dapat terancam oleh serangan hama makroskopis seperti serangga, tikus, dan sebagainya. Aktivitas hama makroskopis tersebut sangat tergantung pada temperatur lingkungan; semakin rendah temperatur ruangan, semakin rendah tingkat serangan.

Secara umum, setiap elemen bangunan penyimpanan hasil pertanian harus memenuhi berbagai kondisi. Atap harus dapat melindungi komoditas di dalamnya dari cuaca, angin, pengaruh sinar matahari secara langsung, organisme pengganggu, serta dapat memberikan hawa sejuk bagi ruangan dan produk yang disimpannya. Lantai harus memberikan ruang gerak yang aman, memudahkan pembersihan dan perawatan, dapat menahan beban produk, serta dapat mencegah penyerapan kadar air. Pondasi harus dapat mengurangi pergeseran bangunan terhadap tanah. Pintu harus memperlancar kegiatan bongkar muat komoditas dan mencegah masuknya organisme pengganggu. Ventilasi harus dapat mengontrol suasana di dalam dan di luar sehingga nyaman bagi pekerja, mencegah hujan dan udara akibat kelembapan tinggi, mencegah kehadiran organisme pengganggu. Jendela harus berfungsi dalam menciptakan suasana kerja yang nyaman, mengatur cahaya matahari yang masuk, melindungi dari cuaca dan organisme pengganggu.

Penyimpanan pada suhu rendah

Produk sayuran, buah-buahan, dan hasil peternakan (susu, daging, dan sebagainya) pada umumnya mudah rusak dan membusuk sehingga memerlukan fasilitas penyimpanan khusus yang dapat menghambat aktivitas organisme yang mengakibatkan membusuknya sayuran dan buah-buahan. Hal ini dapat dilakukan dengan penyimpanan suhu rendah, yang juga digunakan untuk mengawetkan hasil perikanan dan peternakan dengan alasan yang sama. Fasilitas semacam ini relatif mahal dalam pembangunannya karena memerlukan berbagai peralatan mekanis, bahan insulator, instrumentasi elektronika, dan tenaga ahli untuk mengendalikan faktor-faktor lingkungan di dalam seperti temperatur, kelembapan, komposisi udara, dan sebagainya.

Umumnya, penyimpanan suhu rendah dilakukan karena memiliki keuntungan sebagai berikut:

• Terhindar dari serangan kapang dan serangga
• Mempertahankan kesegaran sehingga kehilangan nutrisi dapat diperkecil
• Mutu organoleptik dapat dipertahankan
• Daya kecambah biji dapat ditahan
• Tidak memerlukan fumigasi

Dalam penyimpanan pada suhu rendah, yang terpenting untuk diperhatikan adalah temperatur dan kelembapan pengawetan untuk setiap jenis hasil pertanian berbeda-beda. Jika kurang dingin, hasil pertanian mungkin masih melakukan respirasi dan hama yang tersisa mungkin masih dapat hidup, sedangkan jika terlalu dingin dapat menyebabkan kerusakan struktur molekul hasil pertanian akibat membekunya air dalam jumlah banyak sehingga mengubah rasa dan kualitas. Pendinginan yang terlalu ekstrem juga dapat menyebabkan penyusutan. Temperatur juga perlu dijaga agar tidak berfluktuatif.

Kelembapan di dalam ruangan pendingin juga perlu dijaga, karena kelembapan yang terlalu rendah dapat menyebabkan kelayuan, sedangkan kelembapan yang terlalu tinggi dapat merangsang pertumbuhan jamur dan kapang. Untuk meningkatkan kelembapan udara, umumnya dilakukan penyemprotan air ke lantai, sedangkan untuk mengurangi kelembapan, dapat dilakukan penyebaran bahan-bahan kimia yang dapat menyerap kelembapan dari udara. Umumnya, buah-buahan yang mengandung banyak air membutuhkan kelembapan yang lebih tinggi.

Tabel Rekomendasi suhu, kelembapan, dan daya hasil simpan hasil pertanian (Satuhu, 1995)

Hasil pertanian	Suhu (oC)	Kelembapan relatif (%)	Umur simpan (minggu)
Avokad	13	85-90	2
Pisang Cavendish hijau	12,7-14,4	85-90	3-4
Pisang Cavendish matang	12,7	85-90	1
Jeruk	9-10	90	2
Jambu	8-10	85-90	2-5
Pepaya	10	85-90	3
Rambutan	10	85-90	1-2,5

Sayuran dan ...

... buah-buahan masih berespirasi setelah dipanen

Perlu diperhatikan bahwa masa penyimpanan juga berpengaruh, karena buah dan sayuran setelah dipanen masih melakukan respirasi (dan fotosintesis jika masih memiliki klorofil dan jika cahaya cukup). Hal ini berguna untuk menyesuaikan kematangan buah, karena sebenarnya buah tidak pernah dipanen dalam keadaan benar-benar matang karena buah harus mengalami proses pengepakan dan distribusi yang tidak sebentar hingga sampai ke tangan konsumen. Jika buah dipetik dalam keadaan benar-benar matang, buah akan menjadi terlalu matang atau bahkan busuk ketika sampai ke konsumen.

Perbedaan kelembapan pada penyimpanan setiap jenis buah-buahan dan sayuran memiliki perbedaan yang sedikit, sehingga pengendalian kelembapan umumnya tidak dilakukan secara presisi, tetapi perbedaan temperatur penyimpanan pada setiap jenis buah-buahan dapat berbeda-beda. Misal, apel membutuhkan temperatur penyimpanan antara 2-3^oC, tapi pisang membutuhkan temperatur penyimpanan antara 12-13^oC. (USDA)

Tabel kerusakan dingin beberapa buah/sayuran yang disimpan pada temperatur di bawah batas aman

Jenis buah/sayuran	Suhu terendah (oC)	Gejala kerusakan akibat temperatur rendah
Apel	2-3	Pencoklatan, lembek, lepuh di bagian dalam
Avokad	4-7	Daging buah coklat kehitaman
Pisang	12-13	Warna jelek jika matang
Mangga	10-13	Kulit seperti melepuh, kehitaman, dan pematangan tidak merata
Pepaya	7	Lubang cacat, gagal matang, penyimpangan cita rasa, busuk
Buncis	7	Bercak-bercak hitam dan kecoklatan
Mentimun	7	Lepuh, lubang noda, dan busuk
Terung	7	Lepuh, busuk
Tomat	7,2-10,0	Pelunakan, busuk

Penyimpanan hasil pertanian dalam bentuk karung

Penyimpanan tipe ini lebih umum di Indonesia, terutama gudang-gudang penyimpan stok bahan pangan di mana bahan pangan tersebut memungkinkan untuk dijual dengan segera jika terjadi kekurangan pasokan di pasar. Penyimpanan tipe ini memiliki keuntungan, yaitu fleksibel, modal investasi konstruksi bangunan relatif kecil, biaya bongkar muat lebih murah, dan tidak terjadi migrasi uap air (jika karung kedap air). Namun, tipe ini memiliki beberapa tipe kelemahan, diantaranya: harus dilakukan fumigasi secara rutin sehingga dapat menambah cost usaha, jika terjadi serangan hama akan sulit dikendalikan, dan temperatur dan kelembapan akan sukar dikendalikan.

Penyimpanan hasil pertanian serealia dalam bentuk curah dalam silo

Berbagai macam serealia: oat, barley, dan gandum serta, ...

... beras merupakan bahan yang umum disimpan dalam silo

Penyimpanan dalam bentuk curah berarti hasil pertanian disimpan tanpa karung pembungkus dan disimpan secara besar-besaran dalam satu bangunan. Biasanya, hasil pertanian yang disimpan dalam bentuk curah adalan hasil pertanian yang berupa biji-bijian (gandum, beras, jagung yang telah dipipil, sorgum, rye, barley, oat, kacang-kacangan, kopi, lada, biji bunga matahari, dan sebagainya) dan disimpan dalam bangunan yang disebut silo.

Keuntungan sistem curah diantaranya, biji-bijian dapat ditangani seperti halnya fluida yang dapat dialirkan dan memudahkan pergerakan bahan, tidak membutuhkan karung pembungkus sehingga menghemat biaya, dan pengendalian kualitas lebih efisien dan efektif. Selain itu, penyimpanan dalam silo membutuhkan tempat yang tidak lebih luas dari penyimpanan sistem karung dalam kuantitas yang sama. Penyimpanan hasil pertanian juga dapat dilakukan dalam waktu yang lebih lama dengan jumlah loss lebih rendah.

Namun konstruksi silo tidaklah murah.

Syarat dasar penyimpanan dalam bentuk curah:

• Kadar air dalam biji-bijian harus rendah, di mana dalam keadaan tersebut respirasi minimum.
• Biji-bijian harus bebas dari kotoran dan debu yang dapat menghambat sirkulasi udara.
• Silo harus berventilasi yang dapat mengatur atmosfer di dalam silo sesuai dengan hasil pertanian yang disimpan.
• Harus kedap air dan pengaruh cuaca serta terbebas dari pengaruh radiasi matahari.
• Dilengkapi dengan konveyor dan bucket elevator untuk memudahkan pengangkutan dan pemindahan bahan.

Perlu diperhatikan bahwa pengendalian kelembapan dan temperatur udara dalam silo merupakan hal yang cukup penting karena secara alami, biji-bijian bersifat higroskopis, yaitu mampu melepaskan kadar air ke udara dan juga dapat menyerap kadar air dari udara, tergantung kondisi temperatur dan kelembapan di sekitar biji-bijian. Hal ini penting, karena kadar air dalam biji-bijian berpengaruh terhadap pertumbuhan hama dan penyakit pengganggu biji-bijian.

Modifikasi kadar udara dalam ruang penyimpanan

Modifikasi kadar udara dalam ruang penyimpanan bersama dengan pengaturan temperatur dan kelembapan merupakan metode penyimpanan atmosfer terkontrol (Controlled Atmosphere Storage) dalam menyimpan hasil pertanian agar lebih tahan lama. Modifikasi kadar udara yaitu pengendalian kadar oksigen dan karbon dioksida di dalam ruangan penyimpanan; umumnya yang dilakukan adalah meningkatkan kadar karbon dioksida dan menurunkan kadar oksigen. Hal ini perlu dilakukan karena tumbuhan berespirasi dengan oksigen dan berfotosintesis dengan karbon dioksida. Respirasi menurunkan kadar gula dan meningkatkan kadar air dalam buah sehingga buah akan semakin lembap dan kehilangan rasa manisnya, sedangkan fotosintesis berguna untuk mengubah air yang masih tersisa di dalam hasil pertanian menjadi gula, sehingga kadar air akan berkurang; hal itu memiliki kemungkinan untuk terjadi jika hasil pertanian tersebut masih memiliki klorofil. Namun penyimpanan yang bertujuan untuk membiarkan hasil pertanian berfotosintesis jarang dilakukan karena dinilai mampu mengurangi kesegaran tanaman.

Penyimpanan dengan modifikasi atmosfer umumnya diikuti dengan MAP (Modified Atmosphere Packaging), yaitu pengepakan yang dilakukan ketika dilakukan modifikasi atmosfer. Hal ini akan menyebabkan ruang dalam pak akan memiliki kadar udara yang sama seperti kadar udara ruang penyimpanan selama bahan pengepakan yang digunakan kedap udara hingga sampai ke konsumen.

Ada juga metode penyimpanan pada tekanan rendah (Hypobaric Atmosphere), yaitu penyimpanan produk yang dilakukan pada tekanan rendah sehingga kandungan oksigen menjadi sangat terbatas.

Referensi

• Esmay, M.L. and J.E. Dixon. 1986. Environment Control for Agricultural Buildings. AVI Publishing Co., Inc. Westport, Connecticut.
• Hanan, J.J., W.D. Holley, and K.L. Goldsberry. 1978. Greenhouse Management. Springer-Verlag. Berlin, Heidelberg, New York.
• Kader, A.A. 1992. Postharvest Technology of Horticultural Crops. Publication 3311. University of California. Amerika Serikat.
• Rokhani, H. 2009. Pengendalian Lingkungan Dalam Bangunan Pertanian. Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Institut Pertanian Bogor.
• USDA Agric. 1976. Handbook No 66. Commercial Storage of Fruits, Vegetables, and Florist and Nursery Stocks. USDA, Amerika Serikat.