Biochar dari jerami padi, jerami jagung, jerami gandum, sekam padi dan bambu meningkatkan hasil padi di atas tanah sebesar 6,3-13,3%; dan biochar sekam padi menunjukkan efek terbesar pada hasil panen.Biochar mendorong pertumbuhan akar dengan meningkatkan daya kerja tanah untuk pengolahan tanah dan mengurangi ketahanan mekanis terhadap pertumbuhan akar tanaman. Akar menyediakan air dan nutrisi bagi tanaman serta meningkatkan stomata, laju fotosintesis, dan kinerja tanaman.
Biochar yang dihasilkan pada suhu pirolisis yang lebih rendah dapat memberikan ketersediaan unsur hara yang lebih tinggi di dalam tanah dibandingkan suhu yang lebih tinggi. Biochar yang terbuat dari brangkasan jagung pada 2,1 % berat yang dihasilkan pada suhu pirolisis yang lebih rendah (400 °C) 13% lebih efektif dalam meningkatkan produktivitas pucuk padi daripada suhu yang lebih tinggi (700 °C) Menurut penelitian, biochar jerami padi meningkatkan rasio serapan hara terhadap pencucian oleh tanaman dan meningkatkan akses hara kation sebesar 108% dengan aplikasi 8,0 Mg ha −1 biochar, menghasilkan peningkatan produksi padi sebesar 5,8% dibandingkan aplikasi dari 4,0 Mg ha −1 biochar jerami padi. Porositas besar dan luas permukaan biochar mendorong kapasitas pengikatan kation dan anion, yang meningkatkan penyimpanan unsur.
Selain itu, amandemen biochar mengandung sejumlah besar nutrisi tersedia yang dapat diserap tanaman, yang memengaruhi produktivitas tanaman. Di sisi lain, aplikasi biochar yang berlebihan dapat merugikan pertumbuhan tanaman. Ini karena biochar yang berlebihan menyebabkan rasio C/N yang tinggi, yang mengurangi mineralisasi dan konversi unsur menjadi unsur organik, yang mengurangi akses tanaman ke nutrisi tanah. Kelebihan jumlah biochar (dari 2 t ha −1 sampai 40 t ha −1 biochar) meningkatkan rasio C/N tanah sekitar 13%, mengurangi ketersediaan unsur hara tanah, dan membuat serapan dan pemanfaatan unsur hara oleh tanaman padi menjadi tidak kondusif.
Di sisi lain, diamati bahwa biochar tidak berpengaruh signifikan terhadap kinerja beras di negara lain seperti Laos, Filipina, Thailand, dan Korea. Telah ditemukan bahwa perbaikan tanah dengan biochar mungkin memiliki efek jangka panjang yang berbeda pada produksi padi, walaupun hanya sedikit penelitian yang telah dilakukan mengenai hal ini. Kajian padi biasanya dilakukan hanya untuk satu musim; oleh karena itu, hasil yang terkait dengan pengaruh biochar pada produktivitas padi dalam musim pendek tidak dapat disamaratakan dengan pengaruh jangka panjangnya.
Dalam sistem padi-sorghum, peningkatan hasil gabah diamati selama dua tahun dan empat musim tanam ketika 11 t ha −1 pupuk kandang ayam, kompos, arang, dan biochar serasah hutan diaplikasikan. Hasil kumulatif beras dan sorgum meningkat sekitar 75% selama periode penelitian. Akar merupakan sarana utama dalam menyerap air dan unsur hara serta melepaskan asam organik, hormon, dan asam amino ke dalam tanah. Oleh karena itu, karakteristik morfologi akar secara langsung mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Morfologi akar dapat dengan mudah dipengaruhi oleh teknik penanaman, sifat fisikokimia tanah, dan penambahan pupuk.
Banyak peneliti melaporkan peningkatan panjang akar, luas permukaan, diameter, sifat fisiologis, dan karakteristik volume akibat perubahan rizosfer pada semua tahap pertumbuhan padi di bawah penerapan biochar yang berbeda. Efek positif biochar pada produktivitas tanaman dapat dikaitkan dengan peningkatan laju fotosintesis. Sistem fotosintesis II (PSII) pada daun padi menyerap dan memanfaatkan energi cahaya sehingga terjadi perubahan parameter fotosintesis daun; namun, penerapan biochar dalam jumlah yang sesuai dapat meningkatkan efisiensi konversi energi cahaya, kapasitas fotosintesis aktual, aktivitas fotosintesis potensial, dan rasio pusat reaksi PSII terbuka di daun.
Sebuah studi menunjukkan bahwa aplikasi biochar dari jerami singkong dengan laju 30 t ha −1 meningkatkan konsentrasi klorofil ( Chl ) sebesar 12,91% dan konsentrasi Chl b sebesar 10,05% pada padi karena akses nutrisi tanah yang lebih baik dibandingkan dengan perlakuan tanpa biochar. Pembentukan pigmen fotosintesis dipengaruhi oleh faktor abiotik, termasuk akses ke elemen tanah, dan kekurangan nutrisi sangat mempengaruhi mekanisme fotosintesis. Biochar telah terbukti meningkatkan produksi bahan kering (akar dan daun) karena efek positifnya pada osmolit , pigmen klorofil, dan sifat fisiologis. Tanah yang menerima 25% NPK dari biochar sekam padi dan pemupukan NPK 75% (N [121 kg ha −1 ], P [29 kg ha −1 ], dan K [100 kg ha −1 ]) memiliki peningkatan stomata sebesar 49% konduktansi, 48% peningkatan aktivitas fotosintesis, dan 38% peningkatan laju transpirasi. Hal ini dapat terjadi karena ketersediaan unsur hara yang meningkat sebagai hasil dari perubahan tanah sepanjang musim tanam, yang mendorong proses mineralisasi yang efisien dan menghasilkan sistem akar yang lebih sehat. Mekanisme konduktansi stomata berperan penting dalam proses asimilasi karbon untuk fotosintesis. Peningkatan konduktansi stomata menyebabkan peningkatan konsentrasi CO2 antar sel , dan akibatnya meningkatkan fotosintesis.
Secara umum, aplikasi biochar mengurangi keasaman tanah dan meningkatkan KTK dan ketersediaan unsur hara; sifat tanah yang membaik ini pada akhirnya mengarah pada peningkatan fotosintesis, konduktansi stomata, dan transpirasi beras. Berdasarkan tinjauan pustaka, dapat dilihat bahwa penggunaan biochar pada kondisi dan bahan baku yang berbeda dapat memberikan pengaruh yang beragam terhadap produktivitas padi.
Oleh karena itu, untuk memperkenalkan dosis biochar yang direkomendasikan untuk produksi padi, semua faktor lingkungan, iklim dan sumber daya yang tersedia harus dipertimbangkan. Namun berdasarkan penelitian yang dilakukan untuk tanah sawah, dapat dinyatakan bahwa penggunaan jerami singkong (60 t ha −1 ), jerami padi (40 t ha −1 ), dan jerami gandum (10 t ha −1 ) dapat bermanfaat dalam sistem padi sawah.
English