Secara global, tanah pertanian dan tanah rapuh dengan ketahanan rendah berisiko mengalami degradasi dan kegagalan ekosistem akibat perubahan iklim dan intensifikasi produksi tanaman. Kendala utama tanah meliputi rendahnya simpanan karbon organik, kekurangan unsur hara, dan perubahan jasa ekosistem, terutama di negara-negara Afrika, Timur Tengah, Amerika Selatan, dan Asia.
Penipisan unsur hara tanah dan pengurangan karbon organik tanah juga umum terjadi di Cina daratan, Eropa tengah dan selatan, Afrika Timur Tengah, dan Amerika Tengah Selatan serta di wilayah tengah dan barat Amerika Serikat. Untuk mengatasi hal ini, biochar biasanya sebagai campuran karbon organik butiran halus, sedang diuji sebagai pembenah tanah untuk meningkatkan kesuburan tanah. Para peneliti telah menunjukkan bahwa karbon tersebut dapat disimpan dalam tanah selama ratusan tahun, membantu meningkatkan kesuburan tanah dan memberikan banyak manfaat lain untuk produksi tanaman. Pandangan umum di antara para pendukung biochar adalah bahwa penggunaannya harus ditingkatkan untuk membantu mengurangi atau menstabilkan konsentrasi karbon dioksida di atmosfer.
Biochar yang stabil namun berpori dikenal sebagai pembenah tanah untuk memperbaiki agregasi tanah, porositas dan kapasitas penyangga sehingga membantu meningkatkan kesuburan tanah dan aktivitas mikro-biologis. Kolam kecil karbon yang dapat diekstraksi air dapat meningkatkan substrat karbon untuk penggunaan metabolisme mikroba dan dengan demikian berpotensi meningkatkan respirasi mikroba. Selain itu, kolam biochar yang dapat diekstrak air telah terbukti mengandung agen pemacu pertumbuhan tanaman dan dengan demikian dapat digunakan sebagai pupuk cair. Namun, pencucian untuk menghilangkan komponen yang larut dalam air dapat mengubah komposisi kimia biochar dan dengan demikian berpotensi berfungsi pada ketersediaan nutrisi untuk tanaman. Oleh karena itu, memahami jika kolam yang dapat diekstraksi akan mempengaruhi peran biochar dalam meningkatkan kesuburan tanah dan emisi gas tanah serta kinerja tanaman dapat menjadi kebutuhan penelitian prioritas sebelum komersialisasi produk biochar bernilai tambah untuk pertanian.
Padi ( Oryza sativa L. ) merupakan tanaman pangan penting dan utama yang dibudidayakan di sebagian besar negara Asia termasuk China. Penggunaan biochar dari jerami tanaman telah terbukti meningkatkan hasil padi dan efisiensi penggunaan N sambil mengurangi emisi gas rumah kaca. Namun, ada kasus peningkatan emisi metana jangka pendek. Efek biochar pada pertumbuhan dan hasil tanaman, sifat tanah, imobilisasi logam dan pengurangan emisi GRK telah banyak diteliti di negara-negara Asia. Sejauh ini tidak jelas apakah pool yang dapat diekstraksi memanipulasi fungsi biochar untuk pertumbuhan tanaman, kesuburan tanah dan emisi gas rumah kaca, sehingga membatasi peningkatan penggunaan biochar dalam pertanian padi di negara-negara Asia.
Di sini, dibuatlah hipotesis bahwa: Pertama, ekstraksi biochar dengan penghilangan beberapa fraksi OC yang dapat diekstraksi dan nutrisi yang larut dalam air akan mengubah peran biochar dalam melengkapi nutrisi organik/anorganik dan dengan demikian mendorong pertumbuhan tanaman; Kedua, ekstraksi tersebut dapat mempengaruhi peran biochar dalam meningkatkan stok OC tanah dan juga dalam mengurangi respirasi tanah dan gas rumah kaca seperti emisi metana dari padi; Ketiga, perubahan yang diinduksi oleh ekstraksi pada efek di atas dapat berlangsung lama karena padi dibudidayakan dalam kondisi penggenangan musiman dan efek tersebut akan berbeda antara biochar yang berbeda yang mengandung ukuran dan komposisi yang berbeda dari bagian yang dapat diekstraksi air.
English