Electronic Theses and Dissertation

Kesuburan tanah menjadi faktor penting dalam menentukan keberhasilan produksi pertanian, terutama pada lahan basah seperti sawah. unsur hara makro nitrogen (n), fosfor (p), dan kalium (k) memiliki peran utama dalam mendukung pertumbuhan serta hasil tanaman. selama ini, pengukuran kandungan hara tanah umumnya dilakukan melalui uji laboratorium yang membutuhkan waktu lama, biaya besar, dan kurang praktis untuk kebutuhan pemupukan cepat di lapangan. selain itu, sebagian besar alat ukur yang tersedia dirancang untuk lahan kering sehingga kurang optimal digunakan pada lahan basah dengan kondisi tanah lembap dan tergenang. penelitian ini bertujuan memodifikasi alat ukur unsur hara n, p, dan k berbasis sensor soil npk yang dikendalikan oleh mikrokontroler arduino uno agar dapat digunakan secara efektif di lahan basah. modifikasi dilakukan pada desain alat agar lebih portabel dan ergonomis, memperpanjang probe sensor hingga ±20 cm untuk menjangkau lapisan tapak bajak, serta meningkatkan perlindungan komponen terhadap kelembapan dan genangan air. perangkat dilengkapi komunikasi rs485 dengan konverter max485, layar lcd i2c 20×4 sebagai penampil data, serta sumber daya portabel berupa powerbank. tahapan penelitian mencakup perancangan sistem, perakitan perangkat keras, pemrograman, kalibrasi sensor, serta pengujian di lapangan. kalibrasi dilakukan dengan membandingkan hasil pembacaan sensor terhadap analisis laboratorium menggunakan regresi linier dan koefisien determinasi (r²) untuk mengukur tingkat akurasi. pengujian lapangan dilaksanakan di tiga lokasi lahan basah di kabupaten aceh besar, yaitu kuta baro, blang bintang, dan darussalam. hasil analisis menunjukkan adanya hubungan linier positif yang kuat antara data sensor dan hasil laboratorium. pada unsur n diperoleh persamaan kalibrasi y = 5,515x −1162,5 dengan r² = 0,9751 (sangat kuat), unsur p y = 3,2046x − 239,24 dengan r² = 0,8745 (sangat kuat), dan unsur k y = 14,045x − 2191,6 dengan r² = 0,7352 (kuat). nilai koefisien korelasi juga menunjukkan hubungan yang kuat pada ketiga unsur. hasil pengujian lapangan menunjukkan nilai rata-rata kandungan n, p, dan k yang stabil pada setiap sampel dengan standar deviasi yang mendekati nol, menandakan konsistensi alat dalam pengukuran. secara keseluruhan, alat yang telah dimodifikasi mampu mendeteksi unsur hara npk pada kedalaman 20–30 cm di bawah permukaan tanah dan menampilkan hasil dalam satuan mg/kg melalui layar lcd. hal ini menunjukkan bahwa alat tersebut layak dan efektif digunakan pada lahan basah.

Soil fertility is a crucial factor in determining the success of agricultural production, especially in wetland areas such as paddy fields. The macronutrients Nitrogen (N), Phosphorus (P), and Potassium (K) play a major role in supporting plant growth and yield. Currently, the measurement of soil nutrient content is generally conducted through laboratory testing, which is time-consuming, costly, and less practical for rapid fertilization needs in the field. In addition, most available measuring instruments are designed for dry land, making them less optimal for use in wetland conditions with moist and waterlogged soils. This study aims to modify an N, P, and K nutrient measuring device based on a soil NPK sensor controlled by an Arduino Uno microcontroller so that it can be effectively used in wetland areas. The modifications include improving the design to make it more portable and ergonomic, extending the sensor probe to approximately ±20 cm to reach the plow pan layer, and enhancing the protection of components against moisture and waterlogging. The device is equipped with RS485 communication using a MAX485 converter, a 20×4 I2C LCD for data display, and a portable power source in the form of a power bank. The research stages include system design, hardware assembly, programming, sensor calibration, and field testing. Calibration was carried out by comparing sensor readings with laboratory analysis using linear regression and the coefficient of determination (R²) to measure the level of accuracy. Field testing was conducted at three wetland locations in Aceh Besar Regency, namely Kuta Baro, Blang Bintang, and Darussalam. The analysis results show a strong positive linear relationship between sensor data and laboratory results. For Nitrogen (N), the calibration equation obtained was y = 5.515x − 1162.5 with R² = 0.9751 (very strong); for Phosphorus (P), y = 3.2046x − 239.24 with R² = 0.8745 (very strong); and for Potassium (K), y = 14.045x − 2191.6 with R² = 0.7352 (strong). The correlation coefficient values also indicate a strong relationship for all three nutrients. The field test results show stable average values of N, P, and K content in each sample, with standard deviations close to zero, indicating the consistency of the device in measurement. Overall, the modified device is capable of detecting NPK nutrients at a depth of 20–30 cm below the soil surface and displaying the results in mg/kg units via the LCD screen. This indicates that the device is feasible and effective for use in wetland conditions.