Fosfor tanah (P) telah menjadi faktor pembatas utama untuk produksi tanaman di banyak tanah tropis dan subtropis dan penggunaan P tanah dalam jumlah besar secara terus menerus oleh tanaman pada akhirnya akan menyebabkan penipisan cadangan fosfor yang tersedia dalam tanah dengan cepat. Jumlah fosfor yang tersedia umumnya rendah, berkisar antara 0,1 hingga 10 μM, dibandingkan dengan stok total fosfor yang relatif besar di dalam tanah. Selanjutnya, serapan tanaman dan fraksi pupuk P yang langsung diserap oleh akar tanaman mengatur kadar P tersedia dalam tanah. Pasokan fosfor di tanah pertanian memengaruhi sistem pangan global dengan memastikan kesuburan tanah, mata pencaharian petani, produktivitas pertanian, dan ketahanan pangan global.
Ketersediaan P tanah pada dasarnya berkorelasi sangat erat dengan pH tanah, tetapi penyediaan P tanah untuk tanaman juga bergantung pada status P bahan induk dan pengelolaannya sepanjang sejarah usahatani. Fosfor dapat tersedia untuk tanaman sebagian besar dalam kisaran pH tanah 6 sampai 7 karena fosfor cenderung terikat dengan Al dan Fe pada pH rendah tetapi dengan Ca dan Mg pada pH tinggi dalam bentuk tidak bergerak tidak tersedia bagi tanaman. Imobilisasi fosfor kuat di tanah masam di mana defisiensi fosfor paling banyak diamati. Secara global, lahan pertanian dengan defisiensi P diperkirakan mencapai 5,7 miliar ha (67% dari total lahan pertanian), dengan kendala fosfor yang parah untuk mempertahankan produksi tanaman terutama di daerah subtropis dan tropis dengan tanah yang sangat lapuk di dunia. Konsekuensinya, pupuk P diterapkan sekitar 15 juta ton setiap tahun untuk menjaga pasokan P ke tanaman pertanian dunia.
Fosfor terutama berasal dari batuan fosfat yang ditambang sebagai sumber daya tak terbarukan. Permintaan pupuk P akan meningkat karena populasi dunia dengan pola makan yang berubah diproyeksikan meningkat sebesar 50% selama 50 tahun ke depan. Karena stok yang menurun, harga batuan fosfat meningkat berlipat-lipat dalam beberapa dekade terakhir. Untuk ketahanan pangan global di masa depan di bawah tantangan besar kelangkaan sumber daya fosfor, fosfor harus dipulihkan untuk digunakan kembali secara produktif sebagai pupuk dalam produksi pangan untuk menggantikan batuan fosfat yang semakin langka dan mahal. Dengan demikian, solusi “perbaikan cepat” untuk mengatasi kelangkaan mineral fosfor telah mendesak. Dengan demikian, penggunaan kembali limbah hewan dan bio-padat kota yang murah dan tersedia sebagai sumber P potensial umumnya didorong untuk memulihkan nutrisi, mengelola limbah, dan meningkatkan kesuburan tanah. Konversi limbah biomassa menjadi biochar melalui pirolisis memiliki lebih banyak keuntungan daripada aplikasi langsung ke tanah.
Biochar dianggap sebagai bahan karbon yang diperoleh dengan pirolisis biomassa, pada suhu umumnya lebih rendah dari 700°C dengan oksigen terbatas. Bervariasi dengan bahan baku dan kondisi pirolisis, sifat fisik dan kimia biochar adalah kunci untuk memahami kinerja dan mekanisme biochar dalam peningkatan kesuburan tanah. Aplikasi biochar ke tanah telah menunjukkan efek yang signifikan terhadap peningkatan ketersediaan nutrisi.
Pengaruh biochar terhadap ketersediaan P dalam tanah berhubungan dengan kadar P dan kapasitas serapan dan desorpsi P baik tanah maupun biochar. Selanjutnya, peningkatan ketersediaan hara untuk tanaman dengan biochar dapat disebabkan oleh penambahan hara langsung dari biochar yang diubah dan perubahan tidak langsung dalam retensi hara terhadap pencucian dan pergantian P mikroba dalam tanah yang diubah. Sebagai contoh, peningkatan ketersediaan P dengan peningkatan laju aplikasi biochar sering diamati dengan kenaikan pH pada tanah masam selain pasokan langsung P dengan biochar. Selain itu, serapan P tanaman juga dapat diubah dengan aplikasi biochar karena perubahan langsung tingkat P tersedia dan perubahan tidak langsung lingkungan tanah untuk mikroorganisme dan pertumbuhan akar. Perubahan seperti itu bertanggung jawab untuk meningkatkan mobilisasi dan serapan nutrisi di rizosfer melalui peningkatan kapasitas eksplorasi sistem akar dan memodifikasi kelarutan nutrisi. Namun, belum ada pemahaman umum bagaimana biochar mempengaruhi kadar P tersedia tanah dan serapan P tanaman di tanah pertanian meskipun biochar telah dikarakterisasi dan dievaluasi sejak awal untuk digunakan dalam pertanian.
Oleh karena itu, dihipotesiskan bahwa kadar P tersedia tanah dan serapan P tanaman dapat ditingkatkan dengan aplikasi biochar baik karena peningkatan P dalam tanah atau karena perubahan kondisi tanah. Yang pertama tergantung pada jenis dan dosis biochar, sedangkan yang berikutnya tergantung pada jenis tanah.
English