Perubahan iklim global yang ditandai dengan pemanasan global mengancam keseimbangan ekosistem alam dan kelangsungan hidup serta pembangunan manusia. Telah dinyatakan bahwa perubahan iklim akan diamati di mana-mana, dan suhu akan terus meningkat selama tiga dekade mendatang. Oleh karena itu, bagaimana menghadapi perubahan iklim global telah menjadi tantangan serius bagi umat manusia, dan pengurangan emisi gas rumah kaca adalah kunci mitigasi pemanasan global. Lahan pertanian merupakan salah satu sumber emisi gas rumah kaca yang paling penting dan diperkirakan menyumbang 13,5% dari total emisi gas rumah kaca global. Oleh karena itu, tanah pertanian berperan penting dalam mengurangi emisi gas rumah kaca, meningkatkan efek penyerap karbon dan memitigasi perubahan iklim.
Biochar adalah bahan padat yang dihasilkan oleh pirolisis biomassa dalam kondisi anaerobik seluruhnya atau sebagian pada suhu tinggi. Penambahan biochar dianggap sebagai langkah yang menjanjikan untuk mengurangi emisi gas rumah kaca dan meningkatkan efektivitas penyerap karbon tanah. Di satu sisi, biochar terutama terdiri dari senyawa aromatik anti-biodegradasi, yang inert dan memiliki tingkat dekomposisi yang lambat. Dengan demikian, biochar dapat stabil di dalam tanah dan meningkatkan penyimpanan karbon tanah yang stabil. Di sisi lain, biochar umumnya dicirikan oleh luas permukaan yang besar, mikropori yang melimpah dan kapasitas tukar kation yang kuat, yang mempengaruhi karakteristik fisikokimia dan biologi tanah, dan kemudian mempengaruhi dinamika karbon dan nitrogen tanah, dan pada akhirnya mempengaruhi emisi gas rumah kaca tanah. Efek penambahan biochar pada emisi gas rumah kaca tanah telah dipelajari secara ekstensif, namun hasilnya tidak konsisten. Untuk CO2 , beberapa penelitian menemukan bahwa penambahan biochar meningkatkan emisi CO2 tanah. Misalnya, seorang peneliti menemukan bahwa penambahan biochar gula maple meningkatkan emisi CO 2 , dan emisi CO 2 terbesar pada jumlah penambahan terendah 5t ha−1 . Sementara itu, peneliti lainnya menemukan bahwa emisi CO2 meningkatdengan meningkatnya rasio penambahan biochar. Namun, beberapa penyelidikan bertentangan dengan kesimpulan yang ditunjukkan di atas. Juga telah ditemukan bahwa penambahan biochar mengurangi emisi CO 2 di tanah hutan tetapi tidak berpengaruh signifikan terhadap emisi CO 2 di tanah padang rumput. Untuk N 2 O, sebagian besar penelitian menemukan bahwa penambahan biochar menghambat emisi N 2 O tanah. Namun, beberapa penelitian telah menemukan bahwa penambahan biochar meningkatkan emisi N2O. Juga telah ditemukan bahwa 550 °C biochar serpihan pinus secara signifikan meningkatkan emisi N 2 O tanah, tetapi biochar cangkang kenari 900 ° C tidak berpengaruh signifikan terhadap emisi N 2 O. Untuk CH 4 , karena tanah sawah merupakan sumber utama emisi CH 4 , sebagian besar studi emisi CH 4 sebelumnyadilakukan di tanah sawah , dan sebagian besar telah ditemukan bahwa penambahan biochar menghambat emisi CH 4 tanah. Namun, beberapa penelitian juga menemukan bahwa penambahan biochar meningkatkan emisi CH4.
Ketidakkonsistenan dalam emisi gas rumah kaca mungkin berakar pada bahan biochar yang berbeda, suhu pirolisis, rasio penambahan dan jenis tanah. Oleh karena itu, diperlukan penelitian lebih lanjut. Selain itu, meskipun emisi CH 4 lebih rendah pada jenis tanah selain tanah sawah, kontribusi CH 4 terhadap efek rumah kaca masih signifikan karena potensi pemanasan global (GWP) yang lebih tinggi, yaitu 25 kali lipat CO 2. Oleh karena itu, penting untuk menyelidiki pengaruh penambahan biochar terhadap emisi CH 4 pada jenis tanah lainnya.
Pada saat yang sama, penambahan biochar dapat memberikan efek yang berbeda pada emisi CO 2 , N 2 O dan CH 4 , dan GWP gas-gas ini berbeda, sehingga pengukuran simultan dari tiga gas rumah kaca dan perhitungan selanjutnya dari GWP diperlukan untuk secara akurat menilai efek penambahan biochar pada mitigasi pemanasan global, namun relatif sedikit penelitian yang mengukur ketiga gas rumah kaca secara bersamaan.
Lebih penting lagi, meskipun efek penambahan biochar pada emisi CO 2 tanahsebagian besar dikaitkan dengan efek primer penambahan biochar pada mineralisasi karbon organik tanah (SOC) asli, beberapa studi menyelidiki efek priming secara langsung. Teknik isotop stabil karbon memiliki keunggulan luar biasa dalam penelitian dinamika karbon. Teknik pelacak 13 C dapat melacak sumber CO 2 , menganalisis secara kuantitatif proporsi emisi CO 2 dari tanah dan biochar dan kemudian mengklarifikasi apakah efek priming itu positif atau negatif. Penelitian menemukan bahwa penambahan biochar batang jagung memiliki efek priming negatif menggunakan teknik pelacak 13 C. Namun, mereka tidak mempertimbangkan efek utama dari rasio penambahan biochar yang berbeda pada dekomposisi SOC asli. Untuk mengisi kesenjangan pengetahuan ini, tujuan utama dari penelitian ini adalah ( i ) untuk menyelidiki pengaruh penambahan biochar pada rasio penambahan yang berbeda pada fluks dan emisi kumulatif CO2, N2O dan CH 4 dan GWP; (ii) untuk mengklarifikasi efek utama penambahan biochar pada rasio penambahan yang berbeda pada dekomposisi SOC asli dengan teknik pelacak 13 C. Dihipotesiskan bahwa: ( i ) penambahan biochar dapat meningkatkan emisi CO2 tanah padatahap awal, karena dekomposisi karbon organik terlarut yang terkandung dalam biochar; (ii) GWP dapat menurun dengan meningkatnya rasio penambahan biochar, karena penambahan biochar akan menghambat emisi CO 2 , N 2 O dan CH 4 dengan mempengaruhi dinamika karbon dan nitrogen;(iii) penambahan biochar akan memiliki efek negatif pada dekomposisi SOC asli.
English