Tantangan utama pada zaman sekarang adalah menemukan keseimbangan antara kelestarian lingkungan dan produktivitas tanaman di dunia dengan populasi yang berkembang pesat. Kesehatan tanah adalah tulang punggung lingkungan yang tangguh dan sistem produksi pangan yang stabil. Dalam beberapa tahun terakhir, penggunaan biochar untuk mengikat nutrisi, penyerapan polutan, dan meningkatkan produktivitas tanaman semakin populer.
Padi merupakan sumber makanan utama bagi hampir separuh populasi dunia dan ditanam di hampir 165 juta hektar (ha), yaitu sekitar 11% dari lahan pertanian dunia. China adalah produsen beras terbesar (211,4 M ton per tahun), diikuti oleh India (177,6 M ton per tahun), india (54,6 M ton per tahun), Bangladesh (54,6 M ton per tahun), Vietnam (43,4 M ton per tahun). ), Thailand (28,3 M ton per tahun), Myanmar (26,3 M ton per tahun), dan Filipina (18,8 M ton per tahun); produksi mereka menyumbang sekitar 80% dari total produksi beras dunia. Penanaman padi yang berlebihan menurunkan kualitas tanah dan menyebabkan defisiensi bahan organik tanah, dan mencegah tanah menerima pasokan nutrisi penting yang memadai, termasuk nitrogen, dan fosfor, melalui pencucian dan emisi gas nitrogen.
Produktivitas padi dan emisi gas rumah kaca (GRK) dipengaruhi oleh strategi pengelolaan seperti pengolahan tanah, irigasi, dan dosis pemupukan. Emisi GRK dari sawah merupakan masalah utama pemanasan global , terhitung lebih dari 10% dari total emisi GRK global dan sekitar 1,3–1,8% dari emisi GRK antropogenik. Emisi metana tahunan dari sawah sekitar 3,1 × 10 10 -11,2 × 10 10 kg, terhitung 7–17% dari metana atmosfer.
Emisi N2O dari pertanian terutama disebabkan oleh produksi ternak dan ketergantungan yang tinggi pada pupuk anorganik. Degradasi kesehatan tanah akibat pertanian intensif dan polusi juga terkait langsung dengan memburuknya dampak perubahan iklim yang mengancam produksi pangan global . Diperkirakan bahwa 4 miliar ton sisa tanaman dari 27 tanaman pangan utama dihasilkan setiap tahun di seluruh dunia, terhitung 70% dari residu lignoselulosa, dengan beras dan gandum menyumbang sekitar 30% dari residu lignoselulosa. Residu tanaman biasanya dibuang dengan cara dibakar, yang melepaskan partikel dan polutan ke udara dan berdampak buruk bagi komunitas mikroba tanah.
Biochar, zat kaya karbon yang diperoleh dari pirolisis bahan baku limbah memiliki banyak manfaat untuk meningkatkan kesuburan tanah , menyerap nutrisi, dan mengurangi emisi GRK. Aplikasi biochar meningkatkan penyerapan karbon tanah , meningkatkan serapan nutrisi tanaman , meningkatkan agregasi tanah dan kapasitas menahan air, meningkatkan ketersediaan nutrisi tanah, meningkatkan keragaman dan aktivitas mikroba, mengurangi emisi gas rumah kaca, meningkatkan pertumbuhan dan produktivitas tanaman, dan efisien dalam melumpuhkan polutan kimia berbahaya.
Tanah adalah penyimpan terbesar karbon organik terestrial (OC), tetapi juga merupakan sumber input CO2 alami yang penring ke atmosfer. Karbon organik tanah (SOC) diakui secara luas sebagai komponen penting kesuburan tanah, dan lahan pertanian dengan kandungan SOC tinggi memiliki struktur fisik yang lebih baik dan tidak terlalu rentan terhadap erosi. Sawah secara teratur tergenang air dan tertutup genangan air; namun, kondisi anaerob yang disebabkan oleh penggenangan menghambat dekomposisi bahan organik , yang mendukung perkembangan SOC yang stabil.
Beberapa studi di mana tanah diperlakukan dengan biochar dan tanpa amandemen organik yang sebenarnya dilakukan pada tanah sawah tanpa biochar, intensitas mineralisasi karbon (C) meningkat lebih dari 20%, mengakibatkan penurunan potensi penyerapan SOC dan proporsi metabolik dekomposisi SOC. Beberapa penelitian telah menunjukkan bahwa aplikasi biochar di tanah sawah dapat berfungsi sebagai bagian dari strategi penyerapan C.
Meskipun penggunaan biochar telah dipelajari dalam hal produktivitas, keberlanjutan, dan tujuan ekonomi, dan tanah sawah sering mengalami banjir dan pengeringan, tidak ada kajian komprehensif tentang penggunaan biochar atau dampaknya di lingkungan ini. Artinya, ada kesenjangan pengetahuan tentang: ( i ) mekanisme efek biochar pada sifat tanah sawah dan akibatnya kinerja tanaman yang dapat membantu mengatasi masalah lingkungan dan meningkatkan pembangunan pertanian berkelanjutan di lingkungan tersebut, (ii) efek biochar pada padi penilaian perencanaan tanah dan ekonomi untuk digunakan secara luas oleh petani, (iii) program pengelolaan yang tepat dalam hal kuantitas, intensitas, durasi, dan jenis aplikasi, serta bahan baku yang tepat, dan (iv) isu utama saat ini terkait peran biochar di tanah sawah pertanian.
English