Dalam upaya menjaga keseimbangan antara konservasi sumber daya alam dan produksi pangan, pertanian dan hortikultura modern sangat bergantung pada bahan amandemen tanah untuk meningkatkan kualitas tanah dan hasil tanaman. Salah satu bahan amandemen yang menarik perhatian adalah biochar, bahan padat kaya karbon yang dihasilkan dari pengolahan termal bahan organik dalam lingkungan yang kekurangan udara.
Biochar: Dari Masa Lalu Menuju Masa Depan
Penggunaan biochar telah lama dikaitkan dengan kesuburan tinggi pada Tanah Hitam Amazon (Amazonian Dark Earths, ADE). Penelitian menunjukkan bahwa biochar ADE dapat berinteraksi dengan bahan organik di sekitarnya, abu, tanah liat, dan fragmen tulang selama pelapukan untuk membentuk agregat mineral. Berdasarkan temuan ini, para peneliti telah mengembangkan kompleks biochar-mineral (BMC) dengan cara memanaskan biochar pada suhu rendah bersama dengan batuan, tanah liat, dan mineral lainnya untuk meniru agregat mineral yang ditemukan pada ADE.
Keunggulan Biochar-Mineral Kompleks (BMC)
Proses produksi BMC dapat dikendalikan untuk mempertahankan hingga 73% nitrogen awal dalam bahan organik, menjadikannya sumber nitrogen yang stabil dan berpelepasan lambat. BMC juga memiliki konsentrasi kation yang dapat ditukar tinggi dan waktu tinggal rata-rata sekitar 150 tahun, menjadikannya solusi jangka panjang untuk meningkatkan stabilitas komponen organik dalam biochar.
Meskipun BMC berpotensi meningkatkan ketersediaan nutrisi dan menyerap karbon untuk jangka waktu lama, dampaknya pada siklus nutrisi di tanah dan manfaatnya bagi pertumbuhan tanaman belum sepenuhnya dipahami. Menariknya, Tanah Hitam Amazon yang kaya karbon memiliki komunitas mikroba yang berbeda dan lebih kaya dibandingkan dengan tanah di sekitarnya. BMC juga terbukti mengubah komunitas bakteri di tanah modern pada tingkat aplikasi rendah, dibandingkan dengan pemupukan tradisional. Mengingat peran penting bakteri dalam siklus nutrisi tanah dan interaksi mereka dengan tanaman, efek BMC dalam pertanian mungkin sebagian dipengaruhi oleh dampaknya pada mikrobiota tanah.
Bahan amandemen tanah organik lain yang umum digunakan adalah kompos, yang berasal dari kotoran hewan yang mudah terurai atau limbah hijau. Kompos tidak hanya kaya akan nutrisi, tetapi juga mengandung sejumlah besar mikroorganisme, yang komposisinya tergantung pada bahan sumbernya. Namun, pengaruh mikroorganisme ini dari kompos terhadap proses nutrisi di tanah masih kurang dipahami. Meskipun pupuk organik seperti kompos memiliki konsekuensi negatif yang lebih sedikit bagi ekosistem tanah dibandingkan dengan pupuk sintetis, mereka sering kali kurang kompetitif dalam hal hasil tanaman di sebagian besar pengaturan pertanian dan hortikultura. Hal ini mungkin disebabkan oleh pelepasan nutrisi dari kompos yang terlalu lambat atau komposisi yang kurang optimal untuk mendukung kebutuhan nutrisi tanaman.
Dengan kemampuan BMC untuk mempengaruhi komunitas dan proses mikroba di tanah, para ilmuwan menghipotesiskan bahwa BMC dapat digunakan untuk mengubah konversi dan ketersediaan nutrisi dari kompos, yang pada akhirnya dapat menghasilkan pertumbuhan tanaman yang lebih baik. Untuk menguji hipotesis ini, ilmuwan menganalisis hasil tanaman, sifat tanah, dan komunitas bakteri di bawah perlakuan BMC atau kompos sendiri atau dalam kombinasi, serta dibandingkan dengan perlakuan kontrol tanpa amandemen. Mereksa memilih pakchoi, sayuran utama yang ditanam di Tiongkok dalam pengaturan hortikultura intensif, sebagai sistem studi ini. Kemudian, hasil penelitian menunjukkan bahwa kombinasi BMC dan kompos memiliki potensi besar untuk meningkatkan kinerja pertanian dengan cara yang ramah lingkungan.