Cadmium (Cd) pada tanah pertanian dapat masuk ke dalam tubuh manusia melalui pengayaan pangan, mengancam ekosistem dan ketahanan pangan di seluruh dunia. Padi ( Oryza sativa L.) merupakan salah satu tanaman pangan terpenting bagi manusia, terutama di kawasan Asia. Kontaminasi Cd tanah sangat berbahaya di ekosistem padi karena tingginya akumulasi Cd dalam bulir beras.
Selain itu, polusi Cd dapat mengurangi kandungan N dalam biji-bijian, yang dapat dikaitkan dengan dua alasan berikut; Pertama, cekaman Cd dapat menekan pengangkutan dan asimilasi N pada tanaman dengan menekan siklus glutamin sintetase -glutamat sintase dan jalur glutamat dehidrogenase, Kedua, Cd adalah penghambat BNF yang kuat, yang dapat berinteraksi dengan promotor (rpoD17 dan oxyR ) dari gen nifH1 dan dengan demikian menghambat sintesis nitrogenase. Oleh karena itu, penting untuk mengembangkan strategi yang efektif untuk mengurangi bioavailabilitas Cd di tanah sawah.
Biochar adalah bahan C organik pirogenik yang dihasilkan dari pembakaran biomassa dalam kondisi anoksik. Karena luas permukaannya yang besar, kapasitas tukar kation yang tinggi, dan gugus fungsi yang kaya, biochar dapat menonaktifkan logam berat melalui pertukaran ion, adsorpsi elektrostatik, presipitasi permukaan, dan kompleksasi. Dengan demikian, biochar banyak digunakan dalam remediasi sawah yang tercemar logam berat. Selain inaktivasi logam berat, biochar dapat menyediakan habitat dan sumber nutrisi bagi tanaman dan mikroorganisme tanah.
Namun, biochar mengandung beberapa bahan organik terlarut beracun (DOM), termasuk PAH dan senyawa fenolik dan lignin, yang dapat menimbulkan ketidakpastian besar terhadap dampak ekologi biochar pada pemanfaatan N tanaman dan BNF. Laporan sebelumnya menunjukkan bahwa DOM yang diturunkan dari biochar menurunkan hasil dan efisiensi penggunaan N beras. Selain itu, paparan lindi biochar menghambat pertumbuhan cyanobacteria diazotrophic. Oleh karena itu, efek negatif dari DOM yang diturunkan dari biochar pada pemanfaatan N sebagian dapat dikaitkan dengan BNF yang dihambat. Sampai saat ini, pengaruh biochar pada asimilasi primer N 2 di lahan sawah yang terkontaminasi Cd belum dihitung.
Sawah memperkaya bakteri diazotrofik (Liu et al., 2023a). BNF dapat memperkenalkan 21–45 kg N ha −1 selama musim tanam 70 hari, terhitung sekitar 15–35% dari input pupuk kimia. Mempertimbangkan kontribusi BNF yang signifikan terhadap pasokan N beras, efek biochar pada struktur dan fungsi bakteri diazotrofik tidak boleh diabaikan dalam menjelaskan efek biochar pada pemanfaatan N di sawah yang terkontaminasi Cd. Baru-baru ini, beberapa penelitian menyelidiki efek biochar pada struktur komunitas dan aktivitas nitrogenase bakteri diazotrofik.
Variasi dalam kontribusi BNF pada ekosistem padi pada periode pertumbuhan padi yang berbeda masih belum diketahui, yang menyebabkan ketidakpastian besar dalam menilai dampak biochar pada asimilasi primer N 2. Selain itu, penelitian di atas hanya terfokus pada pengaruh aplikasi biochar pada BNF. Efek pasivasi biochar pada pemanfaatan BNF dan biji-bijian N di lahan pertanian yang terkontaminasi Cd masih belum jelas.
English