Biochar, arang halus kaya karbon organik, semakin banyak digunakan di seluruh dunia sebagai amandemen tanah untuk meningkatkan kesuburan dan kualitas tanah. Namun, aplikasi biochar sebenarnya bukanlah konsep baru. Teknologi ini telah digunakan sejak zaman prasejarah oleh populasi pra-Columbus, seperti yang ditemukan pada tanah Terra Preta di Amazon. Dalam sebuah studi, para peneliti mengevaluasi efek biochar pada pertumbuhan tanaman kedelai dan komunitas bakteri yang terkait dengan akar tanaman. Mereka menggunakan dua jenis biochar, yaitu biochar jagung (MBC) dan biochar kayu (WBC), serta satu jenis hidrochar (HTC) dalam percobaan pot untuk memantau pertumbuhan tanaman kedelai.
Tanaman kedelai yang ditanam di tanah yang diberi HTC char (2%) menunjukkan kinerja terbaik dalam hal berat kering akar dan tunas, yang meningkat secara signifikan. Selain itu, isolat rhizosfer dari tanah yang diberi HTC char menunjukkan keragaman bakteri yang lebih tinggi dibandingkan dengan tanah kontrol. Proporsi isolat dari tanah yang diberi HTC char juga menunjukkan aktivitas yang mendukung pertumbuhan tanaman dan aktivitas antagonis terhadap jamur patogen tanaman.
Studi tersebut memberikan bukti bahwa peningkatan pertumbuhan tanaman dengan memasukkan biochar ke dalam tanah dihasilkan dari kombinasi efek langsung yang tergantung pada jenis char dan perubahan mikrobioma pada bakteri yang bermanfaat bagi akar. Efek biochar tidak hanya terbatas pada peningkatan kualitas fisik dan kimia tanah, tetapi juga mencakup perubahan komposisi komunitas mikroba yang mendukung pertumbuhan tanaman.
Biochar diproduksi melalui pirolisis, yaitu proses pemanasan biomassa dalam kondisi beroksigen rendah. Metode ini tidak hanya membantu dalam sekuestrasi karbon jangka panjang tetapi juga meningkatkan pertumbuhan tanaman dan menekan patogen tanah. Ada banyak bukti yang menunjukkan bahwa biochar dapat meningkatkan hasil tanaman di berbagai kondisi lapangan dan rumah kaca untuk berbagai jenis tanaman, termasuk legum seperti kedelai dan kacang merah.
Seorang peneliti melaporkan bahwa biochar kotoran burung puyuh dapat meningkatkan jumlah nodul, tinggi tanaman, berat kering, hasil, dan penyerapan nutrisi pada kedelai, yang lainnya mengamati bahwa hidrochar fermentasi (HTC) dapat meningkatkan biomassa tunas dan rasio tunas/akar pada gandum musim semi. Meskipun manfaat pertanian dari biochar sering dilaporkan, mekanisme di balik stimulasi pertumbuhan tanaman atau perlindungan tanaman dari patogen jamur oleh biochar belum sepenuhnya dipahami.
Studi tersebut menunjukkan bahwa perubahan struktur komunitas mikroba oleh aplikasi biochar adalah efek tidak langsung yang tergantung pada status nutrisi tanah. Jenis tanah berkontribusi pada komposisi komunitas bakteri. Bakteri rhizosfer yang terkait dengan akar tanaman memiliki kemampuan untuk merangsang pertumbuhan tanaman melalui berbagai mekanisme, seperti produksi fitohormon, solubilisasi fosfor, enzim ACC deaminase, siderofor, dan aktivitas antifungal. Baru-baru ini, pergeseran mikrobioma yang diinduksi oleh rhizobakteri diidentifikasi sebagai cara baru untuk agen biokontrol.
Para peneliti fokus pada kedelai (Glycine max L.) sebagai legum biji-bijian penting. Peningkatan pertumbuhan dan produksi kedelai setelah aplikasi biochar telah dilaporkan oleh berbagai peneliti, namun mekanismenya masih sebagian besar belum terselesaikan. Penliti berhipotesis bahwa peningkatan pertumbuhan yang diinduksi oleh pemberian biochar sangat terkait dengan interaksi dengan mikroba tanah yang terkait dengan akar. Dengan demikian, tujuan utama dari studi tersebut adalah untuk mengevaluasi pertumbuhan tanaman kedelai sebagai respons terhadap aplikasi berbagai konsentrasi biochar dan hidrochar, serta untuk mengungkap apakah pemberian char ke dalam tanah mempengaruhi interaksi antara tanaman dan mikroba yang terkait dengan akar yang mendukung pertumbuhan tanaman.