Biochar telah diusulkan sebagai sarana untuk menyerap karbon dan memperbaiki sifat tanah dalam jangka panjang. Untuk mencapai tujuan ini secara bersamaan, biochar harus memiliki waktu tinggal yang lama di dalam tanah dan harus mempertahankan kemampuannya untuk menawarkan jasa ekosistem yang positif (misalnya retensi unsur hara yang lebih baik, sifat air tanah yang lebih baik) saat berada di dalam tanah. Studi sebelumnya telah mengkarakterisasi sifat fisik dan kimia dari biochar yang baru diproduksi yang menawarkan jasa ekosistem (misalnya ukuran butir, porositas, kapasitas pertukaran ion, kapasitas penyerapan), namun, sedikit yang diketahui tentang bagaimana sifat ini berkembang dari waktu ke waktu. Sebagai contoh, siklus pembekuan dan pencairan (FT) yang sering terjadi di daerah dingin, penetrasi oleh akar tanaman atau hifa jamur, dekomposisi, dan bioturbasi semuanya kemungkinan mengurangi ukuran butiran biochar, walaupun skala waktu dari proses ini adalah tidak terkekang dengan baik.
Penting untuk memahami bagaimana siklus freeze-thaw mengubah ukuran dan porositas butiran biochar karena parameter ini telah terbukti mempengaruhi sifat hidrologi tanah seperti konduktivitas hidrolik dan retensi air tanah. Penelitian yang ada menunjukkan bahwa apakah biochar meningkatkan atau menurunkan konduktivitas hidrolik tanah adalah fungsi dari perbedaan ukuran butir antara partikel biochar dan partikel tanah. Ketika butiran biochar halus mengisi pori-pori di antara butiran tanah kasar (misalnya pasir), hal ini meningkatkan tortuositas, mengurangi ukuran antar pori dan ukuran tenggorokan pori, sehingga menurunkan konduktivitas hidrolik. Ketika biochar lebih kasar dari butiran tanah (misalnya tanah liat), ukuran pori meningkat, mengakibatkan peningkatan konduktivitas hidrolik. Setiap perubahan ukuran partikel biochar yang dihasilkan dari siklus freeze-thaw dapat mendorong perubahan konduktivitas hidrolik tanah.
Porositas internal partikel biochar ( intraporosity ) juga berperan dalam memberikan jasa ekosistem. Volume pori internal biochar dari materi tumbuhan didominasi oleh pori-pori besar yang tersisa dari kerangka sel tumbuhan. Pori-pori besar ini memainkan peran kunci dalam meningkatkan air yang tersedia bagi tanaman di tanah yang diubah dengan biochar, seperti yang ditunjukkan kurva retensi air campuran biochar-pasir di mana ukuran partikel biochar bervariasi.
English