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 pasca panen
(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.
Elemen lingkungan yang memengaruhi produktivitas tanaman adalah temperatur, kelembapan relatif, intensitas cahaya, angin, polutan, konsentrasi CO, 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 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, namun 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 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, namun 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, namun 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 (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, namun 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.
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.
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 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 SO 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 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.