Biochar dengan sifat fisikokimia yang berbeda, bahan baku dan suhu pirolisis memiliki perbedaan yang luar biasa dalam pengaruhnya terhadap pertumbuhan padi, seperti yang ditunjukkan oleh manfaat biochar pupuk kandang yang luar biasa karena adanya lebih banyak nutrisi dibandingkan dengan bahan baku cangkang, jerami, dan kayu pada suhu 500–600 °C.
Biochar dari kompos kotoran sapi meningkatkan pasokan nutrisi dengan mempertahankan tingkat nutrisi tanah yang lebih tinggi dan meminimalkan pencucian unsur-unsur tersebut melalui adsorpsi NO3 dan fosfat. Sebuah studi oleh menunjukkan bahwa biochar yang dihasilkan dari kotoran hewan mengandung lebih banyak unsur hara mineral, yang meningkatkan serapan unsur hara seperti nitrogen, fosfor dan kalium serta meningkatkan produktivitas padi.
Serapan fosfor (32%), nitrogen (25%), dan kalium (43%) lebih tinggi dengan penerapan 2,25 t ha −1 biochar jerami padi dan pupuk fosfor+nitrogen , menghasilkan hasil padi yang tinggi. Aplikasi pupuk tanpa biochar dalam praktik pemupukan petani menghasilkan hasil padi yang lebih rendah dibandingkan dengan kombinasi pupuk biochar. Hasil gabah padi pada perlakuan dengan biochar dari jerami singkong lebih tinggi 27% dibandingkan perlakuan kontrol. Para peneliti ini melaporkan bahwa penerapan pupuk nitrogen (270 kg ha −1 ) dan 40 t ha −1 biochar menghasilkan peningkatan bahan kering sebesar 27%. Demikian pula, serapan nitrogen ketika diperlakukan dengan 270 kg ha −1 nitrogen dan 20 t ha −1 biochar menghasilkan peningkatan 110%. Pada tanah yang digunakan dalam percobaan yang dilakukan oleh peneliti, yang memiliki pH 5,06, biochar jerami padi meningkatkan pH tanah sebesar 1,7%. Biochar jerami padi bersifat basa, sehingga menambahkan biochar ini ke tanah asam dapat meningkatkan kinerja tanaman atau menyerap lebih banyak kation dengan menaikkan pH. Bergantung pada jenis tanah, jenis tanaman, kondisi iklim, sifat biochar yang digunakan, dll., efek biochar pada sistem tanam dapat bervariasi. Genangan air dan suhu tanah yang rendah menyebabkan aerasi yang buruk sehingga mengurangi aktivitas akar, yang memengaruhi penyerapan unsur hara oleh tanaman. Penggunaan biochar merupakan pendekatan manajemen yang menjanjikan untuk mengatasi kendala tersebut. Namun, ada beberapa penelitian tentang perilaku biochar bersama dengan pupuk di tanah yang dingin dan tergenang air serta mekanisme kerjanya. Serapan hara oleh tanaman dapat dipengaruhi secara langsung oleh hara biochar atau secara tidak langsung oleh perubahan status hara tanah yang disebabkan oleh biochar. Selain peningkatan hara tanah oleh biochar, serapan hara padi sangat dipengaruhi oleh arsitektur akar dan eksudatnya, yang bervariasi di antara genotipe padi. Komunitas mikroba di rizosfer padi juga dipengaruhi oleh genotipe padi, yang mempengaruhi transformasi dan transfer unsur dari akar ke pucuk dan biji. Perbedaan-perbedaan ini kemungkinan besar dipengaruhi oleh variabilitas eko-fisiologis, karena sifat-sifat agronomi terutama diatur oleh gen, sementara serapan hara dipengaruhi oleh gen dan kondisi lingkungan.
Saat ini, dianjurkan untuk meningkatkan produksi pangan melalui agroekologi baru yang dikombinasikan dengan pemuliaan kultivar dan pengelolaan tanah yang berkelanjutan ; namun, hubungan ini perlu diselidiki lebih lanjut. Sebagian besar penelitian berfokus pada efek biochar jangka pendek, tetapi karena sifat-sifatnya dapat berbeda, penelitian yang berfokus pada efek biochar jangka panjang diperlukan untuk menentukan dampaknya terhadap efisiensi penggunaan unsur dan produksi tanaman yang berkelanjutan. Juga, tidak jelas apakah manfaat biochar akan bertahan dalam jangka panjang dalam kondisi lapangan nyata seperti pembajakan, rezim kelembaban, dan rotasi tanaman.
English