Agregat tanah merupakan bahan dasar kesuburan tanah dengan mengurangi erosi tanah, mengatur permeabilitas udara, infiltrasi air dan siklus unsur hara serta berkontribusi terhadap fungsi tanah. Ini mengatur proses fisik, kimia dan biologi tanah, dan dengan demikian mempengaruhi fungsi bahan organik dan kesuburan tanah. Pada saat yang sama, hal ini juga bertanggung jawab atas stabilitas struktur tanah, yang merupakan hal mendasar dalam meningkatkan hasil panen, mencegah degradasi tanah dan mengurangi pencemaran lingkungan.
Kuantitas, sebaran dan penataan ruang agregat tanah dengan berbagai ukuran mempunyai peranan penting dalam mengendalikan sebaran pori-pori tanah, menentukan sifat hidrolik dan permeabilitas tanah serta mempengaruhi aktivitas mikroba tanah serta pemeliharaan dan penyediaan unsur hara. Namun, agregasi tanah dikendalikan oleh banyak faktor, seperti karbon organik tanah (SOC), hewan tanah, mikroorganisme, dan sistem akar tanaman. Agregat tanah dan SOC saling bergantung dan terkait erat serta saling berhubungan. Bahan organik tanah merupakan salah satu unsur utama dalam pembentukan agregat dengan berperan sebagai bahan pengikat utama dalam pembentukan dan stabilisasi agregat, sedangkan agregat tanah melindungi bahan organik tanah (SOM) dari mineralisasi karena kurang rentan. terhadap degradasi mikroba, enzimatik dan fisik.
Sebagai salah satu daerah penghasil utama rapeseed di Tiongkok, luas penanaman dan hasil tahunan rapeseed di wilayah barat daya mencapai 20%–30% dari luas negara. Sejak tahun 1970an, beberapa tindakan pengelolaan pertanian yang tidak masuk akal dengan penggunaan pupuk kimia yang berlebihan dan ketidakseimbangan rasio input nitrogen, fosfor dan kalium mengakibatkan menipisnya karbon organik tanah, kerusakan struktur tanah dan penurunan produktivitas tanah di dataran tinggi di barat daya Tiongkok.
Pada tahun 2010, Tiongkok menjadi negara konsumen pupuk kimia terbesar di dunia. Pupuk nitrogen menyumbang sekitar 60% dari pupuk kimia dan konsumsi pupuk nitrogen tahunan menyumbang lebih dari 35% total konsumsi dunia, dan terus meningkat dari tahun ke tahun. Oleh karena itu, sangat mendesak untuk mengeksplorasi langkah-langkah pemupukan yang ekonomis dan efektif untuk memperbaiki struktur tanah, kesuburan tanah dan produktivitas tanaman di tanah ungu dataran tinggi di barat daya Tiongkok.
Tanaman Jerami adalah sejenis sumber daya hayati terbarukan. Ia kaya akan karbon organik, nitrogen, fosfor, kalium dan nutrisi mineral lainnya. Namun, pembuangan dan pembakaran jerami akan menimbulkan pencemaran lingkungan dan sampah yang tidak dapat dimanfaatkan. Baru-baru ini, biochar, komponen karbon penting yang dihasilkan dari pembakaran tidak sempurna berbagai prekursor organik seperti jerami tanaman, semakin menarik perhatian di Tiongkok karena perannya dalam mencapai pembangunan sumber daya, lingkungan, dan pertanian berkelanjutan. Berbagai penelitian telah menunjukkan efek menguntungkan biochar sebagai bahan pembenah tanah untuk mengurangi emisi gas rumah kaca dan memperbaiki polusi logam berat.
Selain itu, biochar dapat meningkatkan aktivitas mikroorganisme tanah dan secara tidak langsung mengubah laju mineralisasi SOC yang pada akhirnya mempengaruhi proses pembentukan agregat tanah. Misalnya, peneliti melaporkan bahwa biochar secara signifikan meningkatkan stabilitas agregat yang tahan air di tanah albik dan penerapan biochar memiliki efek positif pada diameter berat rata-rata (MWD) agregat yang tahan air, SOC, dan kandungan nitrogen total (TN) dalam agregat. Oleh karena itu, biochar telah digunakan tidak hanya sebagai bahan tambahan untuk memaksimalkan efisiensi penggunaan unsur hara jerami, namun juga sebagai sarana teknis yang penting untuk memperbaiki lingkungan tanah, meningkatkan hasil dan kualitas tanaman, serta mencapai pengurangan dan peningkatan efisiensi pupuk.
Namun, saat ini tidak ada kesimpulan yang konsisten mengenai pengaruh biochar terhadap jumlah dan stabilitas agregat tanah dalam penelitian sebelumnya sebagai respons terhadap perubahan spesies biochar, dosis biochar, atau kondisi tanah. Peneliti menemukan peningkatan pembentukan agregat ketika biochar diterapkan pada tanah albik. Sebaliknya, peneliti lain tidak mengamati adanya perbaikan agregat tanah di tanah lempung berpasir setelah aplikasi biochar tunggal. Selain itu, dilaporkan bahwa sifat biochar bergantung pada jenis bahan baku, dengan peningkatan stabilitas agregat secara signifikan dan pengurangan pelepasan koloid dengan biochar karbonisasi hidrotermal, namun tidak berpengaruh dengan biochar pirolisis lambat. Perbedaan yang ditemukan pada agregat tanah setelah aplikasi biochar mungkin terkait dengan banyak interaksi kompleks dan mekanisme ikatan biochar, mineral lempung, dan SOM asli. Di Tiongkok, penelitian mengenai pengaruh biochar terhadap agregat tanah telah dilakukan pada berbagai jenis tanah, seperti tanah ferralitik , tanah terlindih, dan tanah semi-hidromorfik. Namun, untuk tanah litomorfik dataran tinggi (tanah ungu), pengaruh biochar berdasarkan pengurangan pupuk nitrogen terhadap stabilitas agregat tanah belum banyak diketahui. Selain itu, berdasarkan kondisi jangka pendek, apakah biochar dapat menggantikan pupuk nitrogen masih belum cukup verifikasi praktiknya.
English