PERUBAHAN SIFAT KIMIA TANAH DAN PERTUMBUHAN TANAMAN CAISIM (Brassica juncea L.) AKIBAT PEMBERIAN BIOCHAR PADA TOPSOIL DAN SUBSOIL ULTISOL
PERUBAHAN SIFAT KIMIA TANAH DAN PERTUBUHAN TANAMAN
CAISIM (Brassica juncea L.) AKIBAT PEMBERIAN BIOCHAR PADA
TOPSOIL DAN SUBSOIL ULTISOL
Oleh
MAYA SURYANI
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar
SARJANA PERTANIAN
Pada
Jurusan Agroteknologi
Fakultas Pertanian Universitas Lampung
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2013
ABSTRAK
PERUBAHAN SIFAT KIMIA TANAH DAN PERTUMBUHAN TANAMAN
CAISIM (Brassica juncea L.) AKIBAT PEMBERIAN BIOCHAR
PADA TOPSOIL DAN SUBSOIL ULTISOL
Oleh
Maya Suryani
Biochar merupakan arang hayati dari pembakaran tidak sempurna sehingga
menyisakan unsur hara yang dapat menyuburkan lahan. Biochar dari sekam padi
diketahui memiliki kandungan C-organik > 35% dan kandungan unsur hara makro
seperti N, P, dan K yang cukup tinggi sehingga mampu dijadikan bahan
pembenah tanah.
Biochar dari sekam padi perlu dikaji lebih lanjut untuk
mengetahui pengaruhnya terhadap sifat kimia tanah dan produksi tanaman.
Penelitian ini bertujuan untuk: (1) mempelajari pengaruh biochar terhadap
beberapa sifat kimia tanah pada topsoil dan subsoil Ultisol, (2) mempelajari
pengaruh biochar terhadap pertumbuhan tanaman caisim (Brassica juncea L.)
pada topsoil dan subsoil Ultisol, dan (3) mencari takaran terbaik dari pemberian
biochar terhadap perubahan sifat kimia tanah dan pertumbuhan tanaman caisim
pada topsoil dan subsoil Ultisol.
Maya Suryani
Penelitian ini dirancang dengan Rancangan Acak Kelompok (RAK) yang disusun
secara faktorial dengan dua faktor dengan tiga ulangan sehingga terdiri dari 36
satuan percobaan. Faktor pertama adalah lapisan tanah berupa topsoil dan subsoil.
Faktor kedua adalah takaran biochar, yaitu : 0% (B1), 5% (B2), 10% (B3), 15%
(B4), 20% (B5), 25% (B6).
Homogenitas ragam data dievaluasi dengan Uji
Bartlett dan aditifitas data dengan Uji Tukey. Data diolah dengan analisis ragam
dan dilanjutkkan dengan Uji BNJ pada taraf 5%.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa: (1) Pemberian biochar pada Ultisol
meningkatkan pH dan K-dd tanah serta serapan K dan pertumbuhan tanaman
caisim, (2) Peningkatan K-dd oleh perlakuan biochar lebih tinggi pada lapisan
topsoil, (3) Kandungan C-organik, tinggi tanaman, dan bobot kering brangkasan
tanaman lebih tinggi pada topsoil dibandingkan dengan subsoil, (4) Perlakuan
biochar takaran 5%-25% meningkatkan pH dan kadar K-dd, sedangkan biochar
takaran 10% mengakibatkan serapan K tertinggi, (5) Perlakuan biochar takaran
20% mengakibatkan tinggi tanaman, bobot basah dan bobot kering brangkasan
tertinggi, sedangkan biochar takaran 10% biochar mengakibatkan jumlah daun
tertinggi, (6) Tinggi tanaman, bobot basah, dan bobot kering brangkasan tanaman
caisim berkorelasi nyata dengan kadar K-dd dan serapan K, sedangkan serapan K
berkorelasi positif dan nyata dengan K-dd.
Kata Kunci: Arang Hayati, Biochar, C-organik, Kalium, Reaksi Tanah, Ultisol.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ...............................................................................................
iii
DAFTAR GAMBAR .........................................................................................
viii
I.
PENDAHULUAN
1.1
1.2
1.3
1.4
II.
Tanah Ultisol ......................................................................................
Biochar ...............................................................................................
Keunggulan Biochar bagi Sifat Tanah dan Tanaman ........................
Tanaman Caisim ................................................................................
9
10
12
13
BAHAN DAN METODE
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
IV.
1
4
5
7
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
2.2
2.3
2.4
III.
Latar Belakang dan Masalah ..............................................................
Tujuan Penelitian ...............................................................................
Kerangka Pemikiran ...........................................................................
Hipotesis .............................................................................................
Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................
Bahan dan Alat ...................................................................................
Metode Penelitian ...............................................................................
Pelaksanaan Penelitian .......................................................................
Pengamatan ........................................................................................
16
16
17
18
22
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Perubahan Sifat Kimia Tanah akibat Pemberian Biochar pada
Topsoil dan Subsoil Ultisol ditanami Caisim .....................................
4.1.1 Sifat Kimia Tanah dan Biochar ................................................
4.1.2 Pengaruh Biochar dan Lapisan Tanah terhadap Sifat
Kimia Tanah ..............................................................................
23
23
25
ii
4.2
4.3
4.4
4.5
4.1.2.1 Pengaruh Lapisan Tanah .............................................
4.1.2.2 Pengaruh Biochar........................................................
4.1.2.3 Pengaruh Interaksi Lapisan Tanah dan Biochar ........
Serapan K Tanaman Caisim (Brassica juncea L.) akibat
Pemberian Biochar pada Topsoil dan Subsoil Ultisol ........................
4.2.1 Pengaruh Lapisan Tanah .......................................................
4.2.2 Pengaruh Biochar ..................................................................
Pengaruh Biochar terhadap Beberapa Faktor Pertumbuhan
Tanaman Caisim (Brassica juncea L.) ...............................................
4.3.1 Pengaruh Lapisan Tanah .......................................................
4.3.2 Pengaruh Biochar ..................................................................
Korelasi antara Sifat Kimia Tanah dengan dengan Faktor
Pertumbuhan Tanaman Caisim (Brassica juncea L.) akibat
Pemberian Biochar pada Topsoil dan Subsoil Tanah Ultisol ..............
Korelasi antara Serapan K Tanaman dengan Faktor Pertumbuhan
Tanaman Caisim (Brassica juncea L.) ...............................................
25
26
27
28
29
29
30
31
32
33
34
V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ........................................................................................
5.2 Saran ...................................................................................................
36
37
PUSTAKA ACUAN ..........................................................................................
38
LAMPIRAN .......................................................................................................
42
DAFTAR TABEL
Gambar
Halaman
1. Karakteristik kimia dan fisika dari biochar. .............................................
12
2. Karakteristik sifat kimia biochar/arang sekam padi. ................................
19
3. Takaran arang sekam hayati dan tanah. ....................................................
20
4. Beberapa sifat kimia tanah Ultisol dan biochar. .......................................
24
5.
Analisis ragam perubahan sifat kimia tanah akibat pemberian
biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol ditanami caisim. ......................
25
Kandungan C-organik pada topsoil dan subsoil Ultisol ditanami
caisim. ......................................................................................................
26
Perubahan pH tanah akibat pemberian biochar pada tanah Ultisol
yang ditanami caisim. ..............................................................................
27
Perubahan K-dd akibat pemberian biochar pada topsoil dan subsoil
Ultisol yang ditanami caisim. ...................................................................
28
Analisis ragam serapan K tanaman akibat pemberian biochar pada
topsoil dan subsoil Ultisol ditanami caisim. ............................................
28
10. Serapan K tanaman akibat pemberian biochar pada topsoil dan
subsoil Ultisol ditanami caisim. ...............................................................
29
11. Serapan K tanaman akibat pemberian biochar pada topsoil dan
subsoil Ultisol ditanami caisim. ...............................................................
30
12. Analisis ragam tinggi tanaman, jumlah daun, bobot basah, dan
bobot kering brangkasan tanaman akibat pemberian biochar pada
topsoil dan subsoil Ultisol ditanami caisim. ............................................
31
6.
7.
8.
9.
iv
13. Perbedaan tinggi tanaman dan bobot kering brangkasan tanaman
caisim akibat pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. .........
32
14. Perbedaan tinggi tanaman, jumlah daun, bobot basah, dan bobot
kering brangkasan tanaman akibat biochar pada topsoil dan
subsoil Ultisol. .........................................................................................
33
15. Korelasi pH, C-organik, dan K-dd dengan tinggi tanaman, jumlah
daun, bobot basah brangkasan dan bobot kering brangkasan pada
tanaman caisim akibat biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. ............
34
16. Korelasi serapan K tanaman dengan tinggi tanaman, jumlah daun,
bobot basah brangkasan dan bobot kering brangkasan tanaman caisim
akibat pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. ....................
34
17. C-organik tanah akibat pemberian biochar pada topsoil dan subsoil
Ultisol ditanami caisim. ...........................................................................
43
18. Uji homogenitas C-organik tanah akibat pemberian biochar pada
topsoil dan subsoil Ultisol ditanami caisim. ............................................
43
19. Analisis ragam C-organik tanah akibat pemberian biochar pada
topsoil dan subsoil Ultisol ditanami caisim. ............................................
44
20. Reaksi tanah akibat pemberian biochar pada topsoil dan subsoil
Ultisol ditanami caisim. ...........................................................................
44
21. Uji homogenitas pH tanah pemberian biochar pada topsoil dan
subsoil Ultisol ditanami caisim. ..............................................................
45
22. Analisis ragam pH tanah akibat pemberian biochar pada topsoil dan
subsoil Ultisol ditanami caisim. ...............................................................
45
23. K-dd tanah akibat pemberian biochar pada topsoil dan subsoil
Ultisol ditanami caisim. ...........................................................................
46
24. Uji homogenitas K-dd tanah akibat pemberian biochar pada topsoil
dan subsoil Ultisol ditanami caisim. ........................................................
46
25. Analisis ragam K-dd tanah akibat pemberian biochar pada topsoil
dan subsoil Ultisol ditanami caisim. ........................................................
47
26. Serapan K tanaman caisim akibat pemberian biochar pada topsoil
dan subsoil tanah Ultisol ditanami caisim. ..............................................
47
v
27. Uji homogenitas serapan K tanaman caisim akibat pemberian biochar
pada topsoil dan subsoil tanah Ultisol ditanami caisim. ..........................
48
28. Serapan K tanaman caisim akibat pemberian biochar pada topsoil
dan subsoil tanah Ultisol ditanami caisim. ..............................................
48
29. Uji homogenitas serapan K tanaman caisim akibat pemberian
biochar pada topsoil dan subsoil tanah Ultisol ditanami caisim. .............
49
30. Analisis ragam serapan K tanaman caisim akibat pemberian biochar
pada topsoil dan subsoil tanah Ultisol ditanami caisim. ..........................
49
31. Tinggi tanaman caisim pada saat panen akibat pemberian biochar
pada topsoil dan subsoil Ultisol. ..............................................................
50
32. Uji homogenitas tinggi tanaman caisim pada saat panen akibat
pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. ...............................
50
33. Analisis ragam tinggi tanaman caisim pada saat panen akibat
pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. ...............................
51
34. Jumlah daun tanaman caisim pada saat panen akibat pemberian
biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. .................................................
51
35. Uji homogenitas jumlah daun tanaman caisim pada saat panen
akibat pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. ....................
52
36. Analisis ragam jumlah daun tanaman caisim pada saat panen akibat
pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. ...............................
52
37. Bobot basah brangkasan tanaman caisim pada saat panen akibat
pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. ...............................
53
38. Uji homogenitas bobot basah brangkasan tanaman caisim pada
saat panen akibat pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. ..
53
39. Bobot basah brangkasan tanaman caisim pada saat panen akibat
pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. ...............................
54
40. Uji homogenitas bobot basah brangkasan tanaman caisim pada saat
panen akibat pemberian biochar pada topsoil dan subsoil tanah
Ultisol. ......................................................................................................
54
41. Analisis ragam bobot basah brangkasan tanaman caisim akibat
pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. ...............................
55
vi
42. Bobot kering brangkasan tanaman caisim pada saat panen akibat
pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. ...............................
55
43. Uji homogenitas bobot kering brangkasan tanaman caisim pada saat
panen akibat pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. .........
56
44. Bobot kering brangkasan tanaman caisim pada saat panen akibat
pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. ...............................
56
45. Uji homogenitas bobot kering brangkasan tanaman caisim pada saat
panen akibat pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. .........
57
46. Analisis ragam bobot kering brangkasan tanaman caisim pada saat
panen akibat pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. .........
57
47. Uji korelasi antara C-organik tanah dengan tinggi tanaman caisim. .......
58
48. Uji korelasi antara pH tanah dengan tinggi tanaman caisim. ...................
58
49. Uji korelasi K-dd tanah dengan tinggi tanaman caisim. ..........................
59
50. Uji korelasi C-organik tanah dengan jumlah daun tanaman caisim. ........
60
51. Uji korelasi pH tanah dengan jumlah daun tanaman caisim. ...................
60
52. Uji korelasi K-dd tanah dengan jumlah daun tanaman caisim. ................
61
53. Uji korelasi C-organik tanah dengan bobot basah brangkasan
tanaman caisim. ........................................................................................
62
54. Uji korelasi pH tanah dengan bobot basah brangkasan tanaman
caisim. ......................................................................................................
62
55. Uji korelasi K-dd tanah dengan bobot basah tanaman caisim. ................
63
56. Uji korelasi C-organik tanah dengan bobot kering brangkasan
tanaman caisim. ........................................................................................
64
57. Uji korelasi pH tanah dengan bobot kering brangkasan tanaman
caisim. ......................................................................................................
64
58. Uji korelasi K-dd tanah dengan bobot kering brangkasan tanaman
caisim. ......................................................................................................
65
59. Uji korelasi serapan K tanaman dengan tinggi tanaman caisim. .............
66
vii
60. Uji korelasi serapan K tanaman dengan jumlah daun tanaman caisim. ...
66
61. Uji korelasi serapan K tanaman dengan bobot basah brangkasan
tanaman caisim. ........................................................................................
67
62. Uji korelasi serapan K tanaman dengan bobot kering brangkasan
tanaman caisim. ........................................................................................
68
63. Uji korelasi serapan K tanaman dengan K-dd tanah. ...............................
68
64. Pengamatan suhu pembakaran biochar tanggal 12 Januari 2013. ...........
70
65. Pengamatan suhu pembakaran biochar tanggal 12 Januari 2013. ...........
70
66. Pengamatan suhu pembakaran biochar tanggal 13 Januari 2013. ...........
71
67. Pengamatan suhu pembakaran biochar tanggal 13 Januari 2013. ...........
71
68. Pengamatan suhu pembakaran biochar tanggal 13 Januari 2013. ...........
71
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
1.
Pirolisator untuk pembakaran sekam padi. ..............................................
18
2.
Korelasi C-organik tanah dengan tinggi tanaman caisim. .......................
58
3.
Korelasi antara pH tanah dengan tinggi tanaman caisim pada saat
panen. .......................................................................................................
59
4.
Korelasi antara K-dd dengan tinggi tanaman caisim. ..............................
59
5.
Korelasi antara C-organik tanah dengan jumlah daun tanaman caisim. ..
60
6.
Korelasi antara pH tanah dengan jumlah daun tanaman caisim. .............
61
7.
Korelasi antara K-dd tanah dengan jumlah daun tanaman caisim. ..........
61
8.
Korelasi antara C-organik tanah dengan bobot basah brangkasan
tanaman caisim. ........................................................................................
62
Korelasi antara pH tanah dengan bobot basah tanaman caisim. ..............
63
10. Korelasi antara K-dd tanah dengan bobot basah brangkasan tanaman
Caisim. .....................................................................................................
63
11. Korelasi antara C-organik tanah dengan bobot kering brangkasan
tanaman caisim. ........................................................................................
64
12. Korelasi antara pH tanah dengan bobot kering brangkasan tanaman
Caisim. .....................................................................................................
65
13. Korelasi antara K-dd tanah dengan bobot kering brangkasan tanaman
Caisim. .....................................................................................................
65
14. Korelasi antara serapan K tanaman dengan tinggi tanaman caisim. ........
66
9.
ix
15. Korelasi antara serapan K tanaman dengan jumlah daun tanaman
caisim. ......................................................................................................
67
16. Korelasi antara serapan K tanaman dengan bobot basah brangkasan
tanaman caisim. ........................................................................................
67
17. Korelasi antara serapan K tanaman dengan bobot kering brangkasan
tanaman caisim. ........................................................................................
68
18. Korelasi antara serapan K tanaman dengan K-dd tanah. .........................
69
19. Kurva pertumbuhan tinggi tanaman caisim. ............................................
69
20. Kurva jumlah daun tanaman caisim. ........................................................
70
21. Proses pembakaran sumber api pada rongga pyrolisator. ........................
72
22. Proses pembakaran biochar dengan pyrolisator. .....................................
72
23. Proses penyiraman biochar setelah pembakaran. ....................................
72
24. Proses pendinginan biochar. ....................................................................
73
25. Proses penjemuran biochar. .....................................................................
73
26. Proses pengayakan biochar. .....................................................................
73
27. Proses penimbangan biochar sesuai dengan takaran. ..............................
74
28. Proses pengambilan contoh tanah di Kebun Percobaan Taman Bogo. ....
74
29. Proses penjemuran tanah lapisan topsoil. ................................................
74
30. Proses penjemuran tanah lapisan subsoil. ................................................
75
31. Proses pengayakan tanah lapisan topsoil dan subsoil. .............................
75
32. Proses pencampuran media tanam. ..........................................................
75
33. Proses pengisian polybag. ........................................................................
76
34. Persemaian tanaman caisim. ....................................................................
76
35. Penanaman tanaman caisim pada media tanam. ......................................
76
x
36. Penyiraman tanaman caisim. ...................................................................
77
37. Plot percobaan sebelum panen. ................................................................
77
38. Perbandingan antarperlakuan pada lapisan topsoil. .................................
77
39. Perbandingan antarperlakuan pada lapisan subsoil. .................................
78
40. Tanaman caisim yang diserang hama ulat. ..............................................
78
41. Proses pemanenan tanaman caisim. .........................................................
78
42. Hasil panen tanaman caisim. ....................................................................
79
43. Tata letak percobaan. ...............................................................................
80
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang dan Masalah
Tanah Ultisol mencakup 25% dari total daratan Indonesia. Penampang tanah
yang dalam dan KTK yang tergolong sedang sampai tinggi menjadikan tanah ini
memunyai peranan yang penting dalam pengembangan pertanian lahan kering di
Indonesia (Prasetyo dan Suriadikarta, 2006). Hampir semua jenis tanaman dapat
tumbuh dan dikembangkan pada tanah ini, kecuali yang terkendala oleh iklim dan
relief.
Masalah kesuburan tanah Ultisol umumnya terdapat pada Horizon A dengan
kandungan bahan organik yang rendah. Unsur hara makro seperti P dan K yang
sering kahat, reaksi tanah masam hingga sangat masam, serta kejenuhan Al yang
tinggi merupakan sifat-sifat tanah Ultisol yang sering menghambat pertumbuhan
tanaman. Selain itu, terdapat Horizon Argilik yang memengaruhi sifat fisika
tanah, seperti berkurangnya pori mikro dan makro serta bertambahnya aliran
permukaan yang pada akhirnya dapat mendorong terjadinya erosi tanah. Erosi
tanah merupakan salah satu kendala fisik pada tanah Ultisol dan sangat merugikan
karena dapat mengurangi kesuburan tanah. Kesuburan tanah Ultisol sering kali
hanya ditentukan oleh kandungan bahan organik pada lapisan atas (topsoil). Bila
lapisan ini tererosi maka tanah menjadi miskin bahan organik dan unsur hara.
2
Pemanfaatan tanah Ultisol untuk pengembangan tanaman perkebunan relatif tidak
menghadapi kendala, tetapi untuk tanaman pangan dan hortikultura umumnya
terkendala oleh sifat-sifat kimia tanah yang dirasakan berat bagi petani untuk
mengatasinya, karena kondisi ekonomi dan pengetahuan yang umumnya lemah
(Prasetyo dan Suriadikarta, 2006). Untuk meningkatkan kesuburan tanah Ultisol
dapat digunakan bahan pembenah tanah. Bahan pembenah tanah yang umum
digunakan adalah kapur, bahan organik, bahan fosfat alam, zeolit dan biochar
(arang hayati). Salah satu bahan pembenah tanah yang dapat digunakan untuk
tanah Ultisol adalah biochar (Glasser dkk., 2002; Lehmann dkk., 2003; Lehmann
dan Rondon, 2006; Steiner dkk., 2007 dan Ferizal, 2011). Biochar merupakan
arang hayati dari sebuah pembakaran tidak sempurna sehingga menyisakan unsur
hara yang dapat menyuburkan lahan. Jika pembakaran berlangsung sempurna,
biochar berubah menjadi abu dan melepaskan karbon (Gani, 2010; Ferizal, 2011),
yang nilainya lebih rendah ditinjau dari pertimbangan masalah lingkungan.
Dalam proses pembuatan biochar, sekitar 50% dari C yang ada dalam bahan dasar
akan terkandung dalam biochar. Dekomposisi biologi biochar biasanya kurang
dari 20% setelah 5-10 tahun. Pada pembakaran sempurna hanya 3% C yang
tertinggal dalam biochar.
Di samping mengurangi emisi dan menambah
pengikatan gas rumah kaca, kesuburan tanah dan produksi tanaman pertanian juga
dapat ditingkatkan oleh biochar (Gani, 2009). Berbeda dengan pupuk organik
yang mengalami pembusukan, yang akan mengemisikan gas berupa metana, yang
menyebabkan pemanasan global 21 kali lipat besarnya melebihi karbon dioksida
(Gani, 2010).
3
Penggunaan biochar didasarkan pada fakta bahwa pada umumnya di Indonesia
setiap tahun terdapat ratusan juta ton limbah produk pertanian, peternakan,
perkebunan, dan perhutanan. Misalnya, dari 50-an juta ton produksi padi setiap
tahun dihasilkan sekitar 60 juta ton limbah berupa jerami dan sekam. Bahan
organik ini mengandung karbon yang dapat diproses menjadi biochar (Gani,
2010; Ferizal, 2011).
Biochar dari limbah sekam padi cukup berpotensi di
Provinsi Lampung mengingat areal sawah di Lampung tergolong luas. Selain itu,
biochar dari sekam padi juga memiliki kandungan C-organik > 35% dan
kandungan unsur hara makro seperti N, P dan K yang cukup tinggi (Nurida dkk.,
2012). Oleh karena itu, limbah sekam dapat diproses menjadi biochar yang dapat
dikembalikan ke tanah sebagai bahan pembenah tanah.
Penambahan biochar ke tanah diduga akan meningkatkan ketersediaan kation
utama, N-total, P, dan KTK yang pada akhirnya meningkatkan hasil tanaman.
Tingginya ketersediaan hara bagi tanaman merupakan hasil dari bertambahnya
nutrisi secara langsung dari biochar, sehingga menyebabkan meningkatnya retensi
hara, dan perubahan dinamika mikroba tanah. Keuntungan jangka panjangnya
bagi ketersediaan hara berhubungan dengan stabilisasi karbon organik yang lebih
tinggi seiring dengan pembebasan hara yang lebih lambat dibanding bahan
organik yang biasa digunakan (Gani, 2009; 2010).
Dua hal utama yang menjadi potensi biochar di bidang pertanian adalah
afinitasnya yang tinggi terhadap unsur hara dan persistensinya. Biochar lebih
persisten dalam tanah, sehingga semua manfaat yang berhubungan dengan retensi
hara dan kesuburan tanah dapat berjalan lebih lama dibanding kandungan bahan
4
organik lain yang biasa diberikan. Persistensi yang lama menjadikan biochar
pilihan utama untuk mengurangi dampak perubahan iklim.
Walaupun dapat
menjadi sumber energi alternatif, manfaat biochar jauh lebih besar jika
dibenamkan ke dalam tanah dalam mewujudkan pertanian ramah lingkungan
(Gani, 2010).
Penggunaan biochar dari limbah sekam padi diharapkan dapat berpengaruh positif
terhadap sifat kimia tanah dan pertumbuhan tanaman caisim karena manfaat
biochar, baik sebagai sumber energi maupun pembenah tanah, dapat
meningkatkan produktivitas lahan, tanaman, dan menekan dampak negatif
budidaya pertanian terhadap kerusakan lingkungan. Oleh karena itu, biochar dari
sekam padi perlu dikaji lebih lanjut dengan melakukan penelitian untuk
mengetahui pengaruhnya terhadap sifat kimia tanah dan pertumbuhan tanaman
caisim.
1.2 Tujuan Penelitian
1. Mempelajari pengaruh biochar terhadap beberapa sifat kimia tanah pada
topsoil dan subsoil Ultisol.
2. Mempelajari pengaruh biochar terhadap pertumbuhan tanaman caisim
(Brassica juncea L.) pada topsoil dan subsoil Ultisol.
3. Mencari takaran terbaik dari pemberian biochar terhadap perubahan sifat kimia
tanah dan pertumbuhan tanaman caisim pada topsoil dan subsoil Ultisol.
5
1.3 Kerangka Pemikiran
Tanah yang subur memerlukan cukup bahan organik (Salam, 2012). Analisis
yang telah dilakukan oleh Suriadi dan Nazam (2005) di Kabupaten Bima untuk
150 contoh tanah menunjukkan bahwa kandungan bahan organik 1-5%. Tanah
pada lapisan atas (0-20 cm) berada pada status sangat rendah sampai sangat
rendah; 17,81% pada status sedang; dan 9,81% dan 2,74% masing-masing pada
status yang tinggi sampai sangat tinggi, sedangkan untuk tanah lapisan bawah (2040 cm) sebagian besar berada pada status sangat rendah sampai rendah. Kualitas
tanah lapisan bawah (subsoil) lebih rendah dibandingkan dengan kualitas tanah
pada lapisan atas (topsoil). Dengan demikian, penambahan bahan organik ke
dalam tanah masih perlu dilakukan untuk mempertahankan dan meningkatkan
kandungan bahan organik tanah.
Biochar memberikan opsi untuk pengelolaan tanah terutama sebagai pemasok
karbon dan perekonstruksi fisika tanah (Liang dkk., 2008). Menurut Lehmann
(2007), semua bahan organik yang ditambahkan ke dalam tanah nyata
meningkatkan berbagai fungsi tanah tak terkecuali retensi berbagai unsur hara
esensial bagi pertumbuhan tanaman. Biochar dilaporkan lebih efektif menahan
unsur hara untuk ketersediaannya bagi tanaman dibandingkan bahan organik lain
seperti sampah dedaunan, kompos atau pupuk kandang (Gani, 2009). Biochar
juga menahan P, yang tidak bisa diretensi oleh bahan organik tanah biasa
(Lehmann, 2007).
6
Lehmann (2007) juga menyatakan bahwa semakin tingginya konsentrasi hara (N,
P, K, Ca, dan Mg) pada biochar menunjukkan adanya kontribusi positif pembenah
organik terhadap perbaikan ketersediaan hara tanah.
Biochar juga bisa
meningkatkan KTK tanah, sehingga dapat mengurangi resiko pencucian hara,
khususnya K dan NH4-N. Untuk memahami pengaruh ini diperlukan indikator, di
antaranya adalah perubahan sifat kimia tanah dan tanaman caisim.
Caisim merupakan salah satu sayuran yang digemari masyarakat karena memiliki
rasa yang enak, renyah, dan segar. Kebutuhan akan sayuran ini semakin lama
semakin tinggi.
Kebutuhan yang meningkat tersebut harus diikuti dengan
peningkatan kuantitas dan kualitas caisim.
Penggunaan bahan-bahan alami
diduga mampu meningkatkan produksi caisim dan aman bagi kesehatan. Salah
satu bahan alami yang dapat digunakan adalah limbah sekam padi yang diolah
menjadi biochar.
Sedangkan, unsur hara yang sangat dibutuhkan pada tanaman sayur seperti caisim
meliputi unsur N, P, K, Ca, Mg, dan S. Masing- masing unsur hara makro
tersebut memiliki fungsi yang berbeda untuk perkembangan pertumbuhan
tanaman yang maksimal.
Selain itu, tanaman juga membutuhkan unsur hara
mikro yang meskipun dibutuhkan dalam jumlah kecil namun memiliki peran pada
produktivitas hasil tanaman (Fahrudin, 2009).
Biochar dapat berfungsi sebagai pembenah tanah, meningkatkan pertumbuhan
tanaman dengan menambahkan sejumlah nutrisi yang berguna serta meningkatkan
sifat fisika dan biologi tanah (Glasser dkk., 2002; Lehmann dkk., 2003; Lehmann
& Rondon, 2006; Steiner dkk., 2007). Biochar juga dapat memperbaiki sifat
7
kimia, fisika, dan biologi tanah. Pencucian N dapat dikurangi secara signifikan
dengan pemberian biochar ke dalam media tanam (Steiner dkk., 2007).
Di daerah tropika basah seperti Indonesia banyak dijumpai tanah yang telah
mengalami proses pelapukan lanjut. Tanah ini memiliki sifat kadar hara, KTK,
pH, dan bahan organik yang rendah, sedangkan untuk KTA, Al-dd, oksida, dan
kadar liat tergolong tinggi. Tingginya Al-dd di dalam tanah dapat menghambat
pertumbuhan dan meracuni tanaman. Salah satu upaya untuk mengatasi sifat
toksik yang ditimbulkan dari Al-dd pada tanah masam adalah dengan
menggunakan arang pirolisis yang selanjutnya lebih dikenal sebagai biochar
(Lehmann dan Joseph, 2009).
Penelitian di daerah beriklim tropika dan iklim sedang menunjukkan bahwa
biochar memiliki kemampuan untuk meningkatkan pertumbuhan tanaman,
mengurangi
pencucian
unsur
hara,
meningkatkan
resistensi
hara,
dan
meningkatkan aktivitas mikroba. Selain itu, aplikasi biochar antara 5% dan 20%
ke dalam tanah berdampak positif terhadap pertumbuhan tanaman. Beberapa
penelitian juga menunjukkan bahwa tingkat aplikasi biochar yang rendah
memberikan
hasil
yang
positif
terhadap
pertumbuhan
tanaman
yang
dibudidayakan (Hunt dkk., 2010).
1.4 Hipotesis
1. Pemberian biochar ke dalam tanah akan memperbaiki beberapa sifat kimia
tanah pada topsoil dan subsoil Ultisol.
8
2. Pemberian biochar akan meningkatkan pertumbuhan tanaman caisim pada
topsoil dan subsoil Ultisol.
3. Takaran pemberian biochar antara 5% dan 20% dari volume tanah memberikan
dampak positif terhadap peubah sifat kimia tanah dan pertumbuhan tanaman
caisim pada topsoil dan subsoil Ultisol.
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tanah Ultisol
Tanah Ultisol sering diidentikkan dengan tanah yang tidak subur, tetapi
sesungguhnya bisa dimanfaatkan untuk lahan pertanian potensial, asalkan
dilakukan pengelolaan yang memperhatikan kendala yang ada. Beberapa kendala
yang umum pada tanah Ultisol adalah kemasaman tanah yang tinggi, pH rata-rata
< 4,50, kejenuhan Al tinggi, miskin hara makro terutama P, K, Ca dan Mg, serta
kandungan bahan organik yang rendah (Prasetyo dan Suriadikarta, 2006).
Tanah Ultisol umumnya memunyai nilai kejenuhan basa < 35%, karena batas ini
merupakan salah satu syarat untuk klasifikasi tanah Ultisol menurut Soil
Taxonomy. Beberapa jenis tanah Ultisol mempunyai KTK < 16 cmol kg-1 liat,
yaitu Ultisol yang mempunyai Horizon Kandik.
Reaksi tanah Ultisol pada
umumnya masam hingga sangat masam (pH 5-3,10), kecuali tanah Ultisol dari
batu gamping yang memunyai reaksi netral hingga agak masam (pH 6,80-6,50).
KTK pada tanah Ultisol dari granit, sedimen, dan tufa tergolong rendah masingmasing berkisar antara 2,90-7,50 cmol kg-1, 6,11-13,68 cmol kg-1, dan 6,10-6,80
cmol kg-1, sedangkan yang dari bahan volkan andesitik dan batu gamping
tergolong tinggi (> 17 cmol kg-1). Hasil penelitian menunjukkan bahwa beberapa
10
tanah Ultisol dari bahan volkan, tufa berkapur, dan batu gamping memunyai KTK
yang tinggi (Prasetyo dkk., 2005).
2.2 Biochar
Biochar merupakan istilah yang digunakan untuk menggambarkan arang berpori
yang terbuat dari sampah organik yang ditambahkan ke tanah. Biochar dihasilkan
melalui proses pirolisis biomasa. Pirolisis ini dilakukan dengan memaparkan
biomasa pada temperatur tinggi tanpa adanya oksigen. Proses ini menghasilkan
dua jenis bahan bakar (sygas atau gas sintetis dan bio-oil atau minyak nabati) dan
arang (yang kemudian disebut biochar) sebagai produk sampingan (Nabihaty,
2010). Biochar memiliki karakteristik karena permukaan yang besar, volume
besar, pori-pori mikro, kerapatan isi, pori-pori makro, serta kapasitas mengikat air
yang tinggi.
karbon.
Karakteristik tersebut menyebabkan biochar mampu memasok
Biochar juga dapat mengurangi CO2 dari atmosfer dengan cara
mengikatnya ke dalam tanah (Liang dkk., 2008).
Keuntungan yang dapat diperoleh dari penggunaan biochar antara lain adalah
dapat memperbaiki struktur tanah, memperbaiki luas permukaan koloid, sehingga
dapat menahan air dan tanah dari erosi, dan mengikat N, Ca, K, Mg (Nabihaty,
2010). Semua bahan organik yang ditambahkan ke dalam tanah nyata dapat
meningkatkan resistensi berbagai unsur hara esensial bagi pertumbuhan tanaman.
Namun, biochar lebih efektif menahan unsur hara untuk ketersediaannya bagi
tanaman dibandingkan dengan bahan organik lain seperti sampah dedaunan,
kompos atau pupuk kandang (Gani, 2009).
11
Bahan baku yang umum digunakan dalam pembuatan biochar adalah residu
biomasa pertanian atau kehutanan, termasuk potongan kayu, tempurung kelapa,
tandan kelapa sawit, tongkol jagung, sekam padi, kulit buah kacang-kacangan,
kulit-kulit kayu, sisa-sisa usaha perkayuan, serta bahan organik daur-ulang
lainnya.
Bila limbah tersebut mengalami pembakaran dalam keadaan tanpa
oksigen akan dihasilkan 3 substansi, yaitu: metana dan hidrogen yang dapat
dijadikan bahan bakar, bio-oil yang dapat diperbaharui, dan arang hayati
(biochar). Pada kondisi produksi terkontrol, karbon biomasa diikat dalam biochar
dengan hasil samping berupa bioenergi dan bioproduct lainnya. Biochar dapat
dihasilkan dari sistem pirolisis atau gasifikasi. Kedua sistem produksi tersebut
dapat dijalankan melalui unit-unit yang mobil atau menetap. Sistem pirolisis dan
gasifikasi skala kecil dapat digunakan di lapang atau industri kecil yang
memunyai kapasitas 50 sampai 1.000 kg hari-1. Pada tingkat lokal atau regional,
unit-unit pirolisis dan gasifikasi dapat dioperasikan oleh koperasi atau industri
yang besar, dan dapat memproses sampai 4.000 kg biomasa jam-1 (Gani, 2009;
2010).
Biochar dibuat dengan memanaskan bahan organik di bawah kondisi oksigen
terbatas atau tidak ada (Lehmann, 2007). Jenis bahan organik (atau bahan baku)
yang digunakan dan kondisi biochar dihasilkan sangat memengaruhi hasil yang
relatif berkualitas untuk modifikasi tanah (McClellan dkk., 2007; McLaughlin
dkk., 2009).
Biochar memiliki kapasitas adsorpsi tinggi, KTK tinggi, dan
rendahnya tingkat bahan yang mobile (Glaser dkk., 2002; Liang dkk., 2008;
McClellan dkk., 2007; McLaughlin dkk., 2009). Produksi biochar umumnya
melepaskan energi lebih daripada yang digunakan sebagai pembenah tanah
12
tergantung pada kadar air dari bahan baku (Lehmann, 2007).
Beberapa
karakteristik kimia dan fisika biochar disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Karakteristik kimia dan fisika dari biochar.
Biochar
Total C (g kg−1)
Total N (g kg−1)
pH (H2O)
Bahan volatile (g kg−1)
kelembaban(%)
Kadar abu (g kg−1)
Kandungan oksigen (g kg−1)
P-tersedia (mg kg−1)
Total P (mg kg−1)
Total S (mg kg−1)
Total Mg (mg kg−1)
Total B (mg kg−1)
Total Mo (mg kg−1)
KTK (cmol kg−1)
Susunan bahan
CAISIM (Brassica juncea L.) AKIBAT PEMBERIAN BIOCHAR PADA
TOPSOIL DAN SUBSOIL ULTISOL
Oleh
MAYA SURYANI
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar
SARJANA PERTANIAN
Pada
Jurusan Agroteknologi
Fakultas Pertanian Universitas Lampung
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2013
ABSTRAK
PERUBAHAN SIFAT KIMIA TANAH DAN PERTUMBUHAN TANAMAN
CAISIM (Brassica juncea L.) AKIBAT PEMBERIAN BIOCHAR
PADA TOPSOIL DAN SUBSOIL ULTISOL
Oleh
Maya Suryani
Biochar merupakan arang hayati dari pembakaran tidak sempurna sehingga
menyisakan unsur hara yang dapat menyuburkan lahan. Biochar dari sekam padi
diketahui memiliki kandungan C-organik > 35% dan kandungan unsur hara makro
seperti N, P, dan K yang cukup tinggi sehingga mampu dijadikan bahan
pembenah tanah.
Biochar dari sekam padi perlu dikaji lebih lanjut untuk
mengetahui pengaruhnya terhadap sifat kimia tanah dan produksi tanaman.
Penelitian ini bertujuan untuk: (1) mempelajari pengaruh biochar terhadap
beberapa sifat kimia tanah pada topsoil dan subsoil Ultisol, (2) mempelajari
pengaruh biochar terhadap pertumbuhan tanaman caisim (Brassica juncea L.)
pada topsoil dan subsoil Ultisol, dan (3) mencari takaran terbaik dari pemberian
biochar terhadap perubahan sifat kimia tanah dan pertumbuhan tanaman caisim
pada topsoil dan subsoil Ultisol.
Maya Suryani
Penelitian ini dirancang dengan Rancangan Acak Kelompok (RAK) yang disusun
secara faktorial dengan dua faktor dengan tiga ulangan sehingga terdiri dari 36
satuan percobaan. Faktor pertama adalah lapisan tanah berupa topsoil dan subsoil.
Faktor kedua adalah takaran biochar, yaitu : 0% (B1), 5% (B2), 10% (B3), 15%
(B4), 20% (B5), 25% (B6).
Homogenitas ragam data dievaluasi dengan Uji
Bartlett dan aditifitas data dengan Uji Tukey. Data diolah dengan analisis ragam
dan dilanjutkkan dengan Uji BNJ pada taraf 5%.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa: (1) Pemberian biochar pada Ultisol
meningkatkan pH dan K-dd tanah serta serapan K dan pertumbuhan tanaman
caisim, (2) Peningkatan K-dd oleh perlakuan biochar lebih tinggi pada lapisan
topsoil, (3) Kandungan C-organik, tinggi tanaman, dan bobot kering brangkasan
tanaman lebih tinggi pada topsoil dibandingkan dengan subsoil, (4) Perlakuan
biochar takaran 5%-25% meningkatkan pH dan kadar K-dd, sedangkan biochar
takaran 10% mengakibatkan serapan K tertinggi, (5) Perlakuan biochar takaran
20% mengakibatkan tinggi tanaman, bobot basah dan bobot kering brangkasan
tertinggi, sedangkan biochar takaran 10% biochar mengakibatkan jumlah daun
tertinggi, (6) Tinggi tanaman, bobot basah, dan bobot kering brangkasan tanaman
caisim berkorelasi nyata dengan kadar K-dd dan serapan K, sedangkan serapan K
berkorelasi positif dan nyata dengan K-dd.
Kata Kunci: Arang Hayati, Biochar, C-organik, Kalium, Reaksi Tanah, Ultisol.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ...............................................................................................
iii
DAFTAR GAMBAR .........................................................................................
viii
I.
PENDAHULUAN
1.1
1.2
1.3
1.4
II.
Tanah Ultisol ......................................................................................
Biochar ...............................................................................................
Keunggulan Biochar bagi Sifat Tanah dan Tanaman ........................
Tanaman Caisim ................................................................................
9
10
12
13
BAHAN DAN METODE
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
IV.
1
4
5
7
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
2.2
2.3
2.4
III.
Latar Belakang dan Masalah ..............................................................
Tujuan Penelitian ...............................................................................
Kerangka Pemikiran ...........................................................................
Hipotesis .............................................................................................
Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................
Bahan dan Alat ...................................................................................
Metode Penelitian ...............................................................................
Pelaksanaan Penelitian .......................................................................
Pengamatan ........................................................................................
16
16
17
18
22
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Perubahan Sifat Kimia Tanah akibat Pemberian Biochar pada
Topsoil dan Subsoil Ultisol ditanami Caisim .....................................
4.1.1 Sifat Kimia Tanah dan Biochar ................................................
4.1.2 Pengaruh Biochar dan Lapisan Tanah terhadap Sifat
Kimia Tanah ..............................................................................
23
23
25
ii
4.2
4.3
4.4
4.5
4.1.2.1 Pengaruh Lapisan Tanah .............................................
4.1.2.2 Pengaruh Biochar........................................................
4.1.2.3 Pengaruh Interaksi Lapisan Tanah dan Biochar ........
Serapan K Tanaman Caisim (Brassica juncea L.) akibat
Pemberian Biochar pada Topsoil dan Subsoil Ultisol ........................
4.2.1 Pengaruh Lapisan Tanah .......................................................
4.2.2 Pengaruh Biochar ..................................................................
Pengaruh Biochar terhadap Beberapa Faktor Pertumbuhan
Tanaman Caisim (Brassica juncea L.) ...............................................
4.3.1 Pengaruh Lapisan Tanah .......................................................
4.3.2 Pengaruh Biochar ..................................................................
Korelasi antara Sifat Kimia Tanah dengan dengan Faktor
Pertumbuhan Tanaman Caisim (Brassica juncea L.) akibat
Pemberian Biochar pada Topsoil dan Subsoil Tanah Ultisol ..............
Korelasi antara Serapan K Tanaman dengan Faktor Pertumbuhan
Tanaman Caisim (Brassica juncea L.) ...............................................
25
26
27
28
29
29
30
31
32
33
34
V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ........................................................................................
5.2 Saran ...................................................................................................
36
37
PUSTAKA ACUAN ..........................................................................................
38
LAMPIRAN .......................................................................................................
42
DAFTAR TABEL
Gambar
Halaman
1. Karakteristik kimia dan fisika dari biochar. .............................................
12
2. Karakteristik sifat kimia biochar/arang sekam padi. ................................
19
3. Takaran arang sekam hayati dan tanah. ....................................................
20
4. Beberapa sifat kimia tanah Ultisol dan biochar. .......................................
24
5.
Analisis ragam perubahan sifat kimia tanah akibat pemberian
biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol ditanami caisim. ......................
25
Kandungan C-organik pada topsoil dan subsoil Ultisol ditanami
caisim. ......................................................................................................
26
Perubahan pH tanah akibat pemberian biochar pada tanah Ultisol
yang ditanami caisim. ..............................................................................
27
Perubahan K-dd akibat pemberian biochar pada topsoil dan subsoil
Ultisol yang ditanami caisim. ...................................................................
28
Analisis ragam serapan K tanaman akibat pemberian biochar pada
topsoil dan subsoil Ultisol ditanami caisim. ............................................
28
10. Serapan K tanaman akibat pemberian biochar pada topsoil dan
subsoil Ultisol ditanami caisim. ...............................................................
29
11. Serapan K tanaman akibat pemberian biochar pada topsoil dan
subsoil Ultisol ditanami caisim. ...............................................................
30
12. Analisis ragam tinggi tanaman, jumlah daun, bobot basah, dan
bobot kering brangkasan tanaman akibat pemberian biochar pada
topsoil dan subsoil Ultisol ditanami caisim. ............................................
31
6.
7.
8.
9.
iv
13. Perbedaan tinggi tanaman dan bobot kering brangkasan tanaman
caisim akibat pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. .........
32
14. Perbedaan tinggi tanaman, jumlah daun, bobot basah, dan bobot
kering brangkasan tanaman akibat biochar pada topsoil dan
subsoil Ultisol. .........................................................................................
33
15. Korelasi pH, C-organik, dan K-dd dengan tinggi tanaman, jumlah
daun, bobot basah brangkasan dan bobot kering brangkasan pada
tanaman caisim akibat biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. ............
34
16. Korelasi serapan K tanaman dengan tinggi tanaman, jumlah daun,
bobot basah brangkasan dan bobot kering brangkasan tanaman caisim
akibat pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. ....................
34
17. C-organik tanah akibat pemberian biochar pada topsoil dan subsoil
Ultisol ditanami caisim. ...........................................................................
43
18. Uji homogenitas C-organik tanah akibat pemberian biochar pada
topsoil dan subsoil Ultisol ditanami caisim. ............................................
43
19. Analisis ragam C-organik tanah akibat pemberian biochar pada
topsoil dan subsoil Ultisol ditanami caisim. ............................................
44
20. Reaksi tanah akibat pemberian biochar pada topsoil dan subsoil
Ultisol ditanami caisim. ...........................................................................
44
21. Uji homogenitas pH tanah pemberian biochar pada topsoil dan
subsoil Ultisol ditanami caisim. ..............................................................
45
22. Analisis ragam pH tanah akibat pemberian biochar pada topsoil dan
subsoil Ultisol ditanami caisim. ...............................................................
45
23. K-dd tanah akibat pemberian biochar pada topsoil dan subsoil
Ultisol ditanami caisim. ...........................................................................
46
24. Uji homogenitas K-dd tanah akibat pemberian biochar pada topsoil
dan subsoil Ultisol ditanami caisim. ........................................................
46
25. Analisis ragam K-dd tanah akibat pemberian biochar pada topsoil
dan subsoil Ultisol ditanami caisim. ........................................................
47
26. Serapan K tanaman caisim akibat pemberian biochar pada topsoil
dan subsoil tanah Ultisol ditanami caisim. ..............................................
47
v
27. Uji homogenitas serapan K tanaman caisim akibat pemberian biochar
pada topsoil dan subsoil tanah Ultisol ditanami caisim. ..........................
48
28. Serapan K tanaman caisim akibat pemberian biochar pada topsoil
dan subsoil tanah Ultisol ditanami caisim. ..............................................
48
29. Uji homogenitas serapan K tanaman caisim akibat pemberian
biochar pada topsoil dan subsoil tanah Ultisol ditanami caisim. .............
49
30. Analisis ragam serapan K tanaman caisim akibat pemberian biochar
pada topsoil dan subsoil tanah Ultisol ditanami caisim. ..........................
49
31. Tinggi tanaman caisim pada saat panen akibat pemberian biochar
pada topsoil dan subsoil Ultisol. ..............................................................
50
32. Uji homogenitas tinggi tanaman caisim pada saat panen akibat
pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. ...............................
50
33. Analisis ragam tinggi tanaman caisim pada saat panen akibat
pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. ...............................
51
34. Jumlah daun tanaman caisim pada saat panen akibat pemberian
biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. .................................................
51
35. Uji homogenitas jumlah daun tanaman caisim pada saat panen
akibat pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. ....................
52
36. Analisis ragam jumlah daun tanaman caisim pada saat panen akibat
pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. ...............................
52
37. Bobot basah brangkasan tanaman caisim pada saat panen akibat
pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. ...............................
53
38. Uji homogenitas bobot basah brangkasan tanaman caisim pada
saat panen akibat pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. ..
53
39. Bobot basah brangkasan tanaman caisim pada saat panen akibat
pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. ...............................
54
40. Uji homogenitas bobot basah brangkasan tanaman caisim pada saat
panen akibat pemberian biochar pada topsoil dan subsoil tanah
Ultisol. ......................................................................................................
54
41. Analisis ragam bobot basah brangkasan tanaman caisim akibat
pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. ...............................
55
vi
42. Bobot kering brangkasan tanaman caisim pada saat panen akibat
pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. ...............................
55
43. Uji homogenitas bobot kering brangkasan tanaman caisim pada saat
panen akibat pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. .........
56
44. Bobot kering brangkasan tanaman caisim pada saat panen akibat
pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. ...............................
56
45. Uji homogenitas bobot kering brangkasan tanaman caisim pada saat
panen akibat pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. .........
57
46. Analisis ragam bobot kering brangkasan tanaman caisim pada saat
panen akibat pemberian biochar pada topsoil dan subsoil Ultisol. .........
57
47. Uji korelasi antara C-organik tanah dengan tinggi tanaman caisim. .......
58
48. Uji korelasi antara pH tanah dengan tinggi tanaman caisim. ...................
58
49. Uji korelasi K-dd tanah dengan tinggi tanaman caisim. ..........................
59
50. Uji korelasi C-organik tanah dengan jumlah daun tanaman caisim. ........
60
51. Uji korelasi pH tanah dengan jumlah daun tanaman caisim. ...................
60
52. Uji korelasi K-dd tanah dengan jumlah daun tanaman caisim. ................
61
53. Uji korelasi C-organik tanah dengan bobot basah brangkasan
tanaman caisim. ........................................................................................
62
54. Uji korelasi pH tanah dengan bobot basah brangkasan tanaman
caisim. ......................................................................................................
62
55. Uji korelasi K-dd tanah dengan bobot basah tanaman caisim. ................
63
56. Uji korelasi C-organik tanah dengan bobot kering brangkasan
tanaman caisim. ........................................................................................
64
57. Uji korelasi pH tanah dengan bobot kering brangkasan tanaman
caisim. ......................................................................................................
64
58. Uji korelasi K-dd tanah dengan bobot kering brangkasan tanaman
caisim. ......................................................................................................
65
59. Uji korelasi serapan K tanaman dengan tinggi tanaman caisim. .............
66
vii
60. Uji korelasi serapan K tanaman dengan jumlah daun tanaman caisim. ...
66
61. Uji korelasi serapan K tanaman dengan bobot basah brangkasan
tanaman caisim. ........................................................................................
67
62. Uji korelasi serapan K tanaman dengan bobot kering brangkasan
tanaman caisim. ........................................................................................
68
63. Uji korelasi serapan K tanaman dengan K-dd tanah. ...............................
68
64. Pengamatan suhu pembakaran biochar tanggal 12 Januari 2013. ...........
70
65. Pengamatan suhu pembakaran biochar tanggal 12 Januari 2013. ...........
70
66. Pengamatan suhu pembakaran biochar tanggal 13 Januari 2013. ...........
71
67. Pengamatan suhu pembakaran biochar tanggal 13 Januari 2013. ...........
71
68. Pengamatan suhu pembakaran biochar tanggal 13 Januari 2013. ...........
71
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
1.
Pirolisator untuk pembakaran sekam padi. ..............................................
18
2.
Korelasi C-organik tanah dengan tinggi tanaman caisim. .......................
58
3.
Korelasi antara pH tanah dengan tinggi tanaman caisim pada saat
panen. .......................................................................................................
59
4.
Korelasi antara K-dd dengan tinggi tanaman caisim. ..............................
59
5.
Korelasi antara C-organik tanah dengan jumlah daun tanaman caisim. ..
60
6.
Korelasi antara pH tanah dengan jumlah daun tanaman caisim. .............
61
7.
Korelasi antara K-dd tanah dengan jumlah daun tanaman caisim. ..........
61
8.
Korelasi antara C-organik tanah dengan bobot basah brangkasan
tanaman caisim. ........................................................................................
62
Korelasi antara pH tanah dengan bobot basah tanaman caisim. ..............
63
10. Korelasi antara K-dd tanah dengan bobot basah brangkasan tanaman
Caisim. .....................................................................................................
63
11. Korelasi antara C-organik tanah dengan bobot kering brangkasan
tanaman caisim. ........................................................................................
64
12. Korelasi antara pH tanah dengan bobot kering brangkasan tanaman
Caisim. .....................................................................................................
65
13. Korelasi antara K-dd tanah dengan bobot kering brangkasan tanaman
Caisim. .....................................................................................................
65
14. Korelasi antara serapan K tanaman dengan tinggi tanaman caisim. ........
66
9.
ix
15. Korelasi antara serapan K tanaman dengan jumlah daun tanaman
caisim. ......................................................................................................
67
16. Korelasi antara serapan K tanaman dengan bobot basah brangkasan
tanaman caisim. ........................................................................................
67
17. Korelasi antara serapan K tanaman dengan bobot kering brangkasan
tanaman caisim. ........................................................................................
68
18. Korelasi antara serapan K tanaman dengan K-dd tanah. .........................
69
19. Kurva pertumbuhan tinggi tanaman caisim. ............................................
69
20. Kurva jumlah daun tanaman caisim. ........................................................
70
21. Proses pembakaran sumber api pada rongga pyrolisator. ........................
72
22. Proses pembakaran biochar dengan pyrolisator. .....................................
72
23. Proses penyiraman biochar setelah pembakaran. ....................................
72
24. Proses pendinginan biochar. ....................................................................
73
25. Proses penjemuran biochar. .....................................................................
73
26. Proses pengayakan biochar. .....................................................................
73
27. Proses penimbangan biochar sesuai dengan takaran. ..............................
74
28. Proses pengambilan contoh tanah di Kebun Percobaan Taman Bogo. ....
74
29. Proses penjemuran tanah lapisan topsoil. ................................................
74
30. Proses penjemuran tanah lapisan subsoil. ................................................
75
31. Proses pengayakan tanah lapisan topsoil dan subsoil. .............................
75
32. Proses pencampuran media tanam. ..........................................................
75
33. Proses pengisian polybag. ........................................................................
76
34. Persemaian tanaman caisim. ....................................................................
76
35. Penanaman tanaman caisim pada media tanam. ......................................
76
x
36. Penyiraman tanaman caisim. ...................................................................
77
37. Plot percobaan sebelum panen. ................................................................
77
38. Perbandingan antarperlakuan pada lapisan topsoil. .................................
77
39. Perbandingan antarperlakuan pada lapisan subsoil. .................................
78
40. Tanaman caisim yang diserang hama ulat. ..............................................
78
41. Proses pemanenan tanaman caisim. .........................................................
78
42. Hasil panen tanaman caisim. ....................................................................
79
43. Tata letak percobaan. ...............................................................................
80
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang dan Masalah
Tanah Ultisol mencakup 25% dari total daratan Indonesia. Penampang tanah
yang dalam dan KTK yang tergolong sedang sampai tinggi menjadikan tanah ini
memunyai peranan yang penting dalam pengembangan pertanian lahan kering di
Indonesia (Prasetyo dan Suriadikarta, 2006). Hampir semua jenis tanaman dapat
tumbuh dan dikembangkan pada tanah ini, kecuali yang terkendala oleh iklim dan
relief.
Masalah kesuburan tanah Ultisol umumnya terdapat pada Horizon A dengan
kandungan bahan organik yang rendah. Unsur hara makro seperti P dan K yang
sering kahat, reaksi tanah masam hingga sangat masam, serta kejenuhan Al yang
tinggi merupakan sifat-sifat tanah Ultisol yang sering menghambat pertumbuhan
tanaman. Selain itu, terdapat Horizon Argilik yang memengaruhi sifat fisika
tanah, seperti berkurangnya pori mikro dan makro serta bertambahnya aliran
permukaan yang pada akhirnya dapat mendorong terjadinya erosi tanah. Erosi
tanah merupakan salah satu kendala fisik pada tanah Ultisol dan sangat merugikan
karena dapat mengurangi kesuburan tanah. Kesuburan tanah Ultisol sering kali
hanya ditentukan oleh kandungan bahan organik pada lapisan atas (topsoil). Bila
lapisan ini tererosi maka tanah menjadi miskin bahan organik dan unsur hara.
2
Pemanfaatan tanah Ultisol untuk pengembangan tanaman perkebunan relatif tidak
menghadapi kendala, tetapi untuk tanaman pangan dan hortikultura umumnya
terkendala oleh sifat-sifat kimia tanah yang dirasakan berat bagi petani untuk
mengatasinya, karena kondisi ekonomi dan pengetahuan yang umumnya lemah
(Prasetyo dan Suriadikarta, 2006). Untuk meningkatkan kesuburan tanah Ultisol
dapat digunakan bahan pembenah tanah. Bahan pembenah tanah yang umum
digunakan adalah kapur, bahan organik, bahan fosfat alam, zeolit dan biochar
(arang hayati). Salah satu bahan pembenah tanah yang dapat digunakan untuk
tanah Ultisol adalah biochar (Glasser dkk., 2002; Lehmann dkk., 2003; Lehmann
dan Rondon, 2006; Steiner dkk., 2007 dan Ferizal, 2011). Biochar merupakan
arang hayati dari sebuah pembakaran tidak sempurna sehingga menyisakan unsur
hara yang dapat menyuburkan lahan. Jika pembakaran berlangsung sempurna,
biochar berubah menjadi abu dan melepaskan karbon (Gani, 2010; Ferizal, 2011),
yang nilainya lebih rendah ditinjau dari pertimbangan masalah lingkungan.
Dalam proses pembuatan biochar, sekitar 50% dari C yang ada dalam bahan dasar
akan terkandung dalam biochar. Dekomposisi biologi biochar biasanya kurang
dari 20% setelah 5-10 tahun. Pada pembakaran sempurna hanya 3% C yang
tertinggal dalam biochar.
Di samping mengurangi emisi dan menambah
pengikatan gas rumah kaca, kesuburan tanah dan produksi tanaman pertanian juga
dapat ditingkatkan oleh biochar (Gani, 2009). Berbeda dengan pupuk organik
yang mengalami pembusukan, yang akan mengemisikan gas berupa metana, yang
menyebabkan pemanasan global 21 kali lipat besarnya melebihi karbon dioksida
(Gani, 2010).
3
Penggunaan biochar didasarkan pada fakta bahwa pada umumnya di Indonesia
setiap tahun terdapat ratusan juta ton limbah produk pertanian, peternakan,
perkebunan, dan perhutanan. Misalnya, dari 50-an juta ton produksi padi setiap
tahun dihasilkan sekitar 60 juta ton limbah berupa jerami dan sekam. Bahan
organik ini mengandung karbon yang dapat diproses menjadi biochar (Gani,
2010; Ferizal, 2011).
Biochar dari limbah sekam padi cukup berpotensi di
Provinsi Lampung mengingat areal sawah di Lampung tergolong luas. Selain itu,
biochar dari sekam padi juga memiliki kandungan C-organik > 35% dan
kandungan unsur hara makro seperti N, P dan K yang cukup tinggi (Nurida dkk.,
2012). Oleh karena itu, limbah sekam dapat diproses menjadi biochar yang dapat
dikembalikan ke tanah sebagai bahan pembenah tanah.
Penambahan biochar ke tanah diduga akan meningkatkan ketersediaan kation
utama, N-total, P, dan KTK yang pada akhirnya meningkatkan hasil tanaman.
Tingginya ketersediaan hara bagi tanaman merupakan hasil dari bertambahnya
nutrisi secara langsung dari biochar, sehingga menyebabkan meningkatnya retensi
hara, dan perubahan dinamika mikroba tanah. Keuntungan jangka panjangnya
bagi ketersediaan hara berhubungan dengan stabilisasi karbon organik yang lebih
tinggi seiring dengan pembebasan hara yang lebih lambat dibanding bahan
organik yang biasa digunakan (Gani, 2009; 2010).
Dua hal utama yang menjadi potensi biochar di bidang pertanian adalah
afinitasnya yang tinggi terhadap unsur hara dan persistensinya. Biochar lebih
persisten dalam tanah, sehingga semua manfaat yang berhubungan dengan retensi
hara dan kesuburan tanah dapat berjalan lebih lama dibanding kandungan bahan
4
organik lain yang biasa diberikan. Persistensi yang lama menjadikan biochar
pilihan utama untuk mengurangi dampak perubahan iklim.
Walaupun dapat
menjadi sumber energi alternatif, manfaat biochar jauh lebih besar jika
dibenamkan ke dalam tanah dalam mewujudkan pertanian ramah lingkungan
(Gani, 2010).
Penggunaan biochar dari limbah sekam padi diharapkan dapat berpengaruh positif
terhadap sifat kimia tanah dan pertumbuhan tanaman caisim karena manfaat
biochar, baik sebagai sumber energi maupun pembenah tanah, dapat
meningkatkan produktivitas lahan, tanaman, dan menekan dampak negatif
budidaya pertanian terhadap kerusakan lingkungan. Oleh karena itu, biochar dari
sekam padi perlu dikaji lebih lanjut dengan melakukan penelitian untuk
mengetahui pengaruhnya terhadap sifat kimia tanah dan pertumbuhan tanaman
caisim.
1.2 Tujuan Penelitian
1. Mempelajari pengaruh biochar terhadap beberapa sifat kimia tanah pada
topsoil dan subsoil Ultisol.
2. Mempelajari pengaruh biochar terhadap pertumbuhan tanaman caisim
(Brassica juncea L.) pada topsoil dan subsoil Ultisol.
3. Mencari takaran terbaik dari pemberian biochar terhadap perubahan sifat kimia
tanah dan pertumbuhan tanaman caisim pada topsoil dan subsoil Ultisol.
5
1.3 Kerangka Pemikiran
Tanah yang subur memerlukan cukup bahan organik (Salam, 2012). Analisis
yang telah dilakukan oleh Suriadi dan Nazam (2005) di Kabupaten Bima untuk
150 contoh tanah menunjukkan bahwa kandungan bahan organik 1-5%. Tanah
pada lapisan atas (0-20 cm) berada pada status sangat rendah sampai sangat
rendah; 17,81% pada status sedang; dan 9,81% dan 2,74% masing-masing pada
status yang tinggi sampai sangat tinggi, sedangkan untuk tanah lapisan bawah (2040 cm) sebagian besar berada pada status sangat rendah sampai rendah. Kualitas
tanah lapisan bawah (subsoil) lebih rendah dibandingkan dengan kualitas tanah
pada lapisan atas (topsoil). Dengan demikian, penambahan bahan organik ke
dalam tanah masih perlu dilakukan untuk mempertahankan dan meningkatkan
kandungan bahan organik tanah.
Biochar memberikan opsi untuk pengelolaan tanah terutama sebagai pemasok
karbon dan perekonstruksi fisika tanah (Liang dkk., 2008). Menurut Lehmann
(2007), semua bahan organik yang ditambahkan ke dalam tanah nyata
meningkatkan berbagai fungsi tanah tak terkecuali retensi berbagai unsur hara
esensial bagi pertumbuhan tanaman. Biochar dilaporkan lebih efektif menahan
unsur hara untuk ketersediaannya bagi tanaman dibandingkan bahan organik lain
seperti sampah dedaunan, kompos atau pupuk kandang (Gani, 2009). Biochar
juga menahan P, yang tidak bisa diretensi oleh bahan organik tanah biasa
(Lehmann, 2007).
6
Lehmann (2007) juga menyatakan bahwa semakin tingginya konsentrasi hara (N,
P, K, Ca, dan Mg) pada biochar menunjukkan adanya kontribusi positif pembenah
organik terhadap perbaikan ketersediaan hara tanah.
Biochar juga bisa
meningkatkan KTK tanah, sehingga dapat mengurangi resiko pencucian hara,
khususnya K dan NH4-N. Untuk memahami pengaruh ini diperlukan indikator, di
antaranya adalah perubahan sifat kimia tanah dan tanaman caisim.
Caisim merupakan salah satu sayuran yang digemari masyarakat karena memiliki
rasa yang enak, renyah, dan segar. Kebutuhan akan sayuran ini semakin lama
semakin tinggi.
Kebutuhan yang meningkat tersebut harus diikuti dengan
peningkatan kuantitas dan kualitas caisim.
Penggunaan bahan-bahan alami
diduga mampu meningkatkan produksi caisim dan aman bagi kesehatan. Salah
satu bahan alami yang dapat digunakan adalah limbah sekam padi yang diolah
menjadi biochar.
Sedangkan, unsur hara yang sangat dibutuhkan pada tanaman sayur seperti caisim
meliputi unsur N, P, K, Ca, Mg, dan S. Masing- masing unsur hara makro
tersebut memiliki fungsi yang berbeda untuk perkembangan pertumbuhan
tanaman yang maksimal.
Selain itu, tanaman juga membutuhkan unsur hara
mikro yang meskipun dibutuhkan dalam jumlah kecil namun memiliki peran pada
produktivitas hasil tanaman (Fahrudin, 2009).
Biochar dapat berfungsi sebagai pembenah tanah, meningkatkan pertumbuhan
tanaman dengan menambahkan sejumlah nutrisi yang berguna serta meningkatkan
sifat fisika dan biologi tanah (Glasser dkk., 2002; Lehmann dkk., 2003; Lehmann
& Rondon, 2006; Steiner dkk., 2007). Biochar juga dapat memperbaiki sifat
7
kimia, fisika, dan biologi tanah. Pencucian N dapat dikurangi secara signifikan
dengan pemberian biochar ke dalam media tanam (Steiner dkk., 2007).
Di daerah tropika basah seperti Indonesia banyak dijumpai tanah yang telah
mengalami proses pelapukan lanjut. Tanah ini memiliki sifat kadar hara, KTK,
pH, dan bahan organik yang rendah, sedangkan untuk KTA, Al-dd, oksida, dan
kadar liat tergolong tinggi. Tingginya Al-dd di dalam tanah dapat menghambat
pertumbuhan dan meracuni tanaman. Salah satu upaya untuk mengatasi sifat
toksik yang ditimbulkan dari Al-dd pada tanah masam adalah dengan
menggunakan arang pirolisis yang selanjutnya lebih dikenal sebagai biochar
(Lehmann dan Joseph, 2009).
Penelitian di daerah beriklim tropika dan iklim sedang menunjukkan bahwa
biochar memiliki kemampuan untuk meningkatkan pertumbuhan tanaman,
mengurangi
pencucian
unsur
hara,
meningkatkan
resistensi
hara,
dan
meningkatkan aktivitas mikroba. Selain itu, aplikasi biochar antara 5% dan 20%
ke dalam tanah berdampak positif terhadap pertumbuhan tanaman. Beberapa
penelitian juga menunjukkan bahwa tingkat aplikasi biochar yang rendah
memberikan
hasil
yang
positif
terhadap
pertumbuhan
tanaman
yang
dibudidayakan (Hunt dkk., 2010).
1.4 Hipotesis
1. Pemberian biochar ke dalam tanah akan memperbaiki beberapa sifat kimia
tanah pada topsoil dan subsoil Ultisol.
8
2. Pemberian biochar akan meningkatkan pertumbuhan tanaman caisim pada
topsoil dan subsoil Ultisol.
3. Takaran pemberian biochar antara 5% dan 20% dari volume tanah memberikan
dampak positif terhadap peubah sifat kimia tanah dan pertumbuhan tanaman
caisim pada topsoil dan subsoil Ultisol.
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tanah Ultisol
Tanah Ultisol sering diidentikkan dengan tanah yang tidak subur, tetapi
sesungguhnya bisa dimanfaatkan untuk lahan pertanian potensial, asalkan
dilakukan pengelolaan yang memperhatikan kendala yang ada. Beberapa kendala
yang umum pada tanah Ultisol adalah kemasaman tanah yang tinggi, pH rata-rata
< 4,50, kejenuhan Al tinggi, miskin hara makro terutama P, K, Ca dan Mg, serta
kandungan bahan organik yang rendah (Prasetyo dan Suriadikarta, 2006).
Tanah Ultisol umumnya memunyai nilai kejenuhan basa < 35%, karena batas ini
merupakan salah satu syarat untuk klasifikasi tanah Ultisol menurut Soil
Taxonomy. Beberapa jenis tanah Ultisol mempunyai KTK < 16 cmol kg-1 liat,
yaitu Ultisol yang mempunyai Horizon Kandik.
Reaksi tanah Ultisol pada
umumnya masam hingga sangat masam (pH 5-3,10), kecuali tanah Ultisol dari
batu gamping yang memunyai reaksi netral hingga agak masam (pH 6,80-6,50).
KTK pada tanah Ultisol dari granit, sedimen, dan tufa tergolong rendah masingmasing berkisar antara 2,90-7,50 cmol kg-1, 6,11-13,68 cmol kg-1, dan 6,10-6,80
cmol kg-1, sedangkan yang dari bahan volkan andesitik dan batu gamping
tergolong tinggi (> 17 cmol kg-1). Hasil penelitian menunjukkan bahwa beberapa
10
tanah Ultisol dari bahan volkan, tufa berkapur, dan batu gamping memunyai KTK
yang tinggi (Prasetyo dkk., 2005).
2.2 Biochar
Biochar merupakan istilah yang digunakan untuk menggambarkan arang berpori
yang terbuat dari sampah organik yang ditambahkan ke tanah. Biochar dihasilkan
melalui proses pirolisis biomasa. Pirolisis ini dilakukan dengan memaparkan
biomasa pada temperatur tinggi tanpa adanya oksigen. Proses ini menghasilkan
dua jenis bahan bakar (sygas atau gas sintetis dan bio-oil atau minyak nabati) dan
arang (yang kemudian disebut biochar) sebagai produk sampingan (Nabihaty,
2010). Biochar memiliki karakteristik karena permukaan yang besar, volume
besar, pori-pori mikro, kerapatan isi, pori-pori makro, serta kapasitas mengikat air
yang tinggi.
karbon.
Karakteristik tersebut menyebabkan biochar mampu memasok
Biochar juga dapat mengurangi CO2 dari atmosfer dengan cara
mengikatnya ke dalam tanah (Liang dkk., 2008).
Keuntungan yang dapat diperoleh dari penggunaan biochar antara lain adalah
dapat memperbaiki struktur tanah, memperbaiki luas permukaan koloid, sehingga
dapat menahan air dan tanah dari erosi, dan mengikat N, Ca, K, Mg (Nabihaty,
2010). Semua bahan organik yang ditambahkan ke dalam tanah nyata dapat
meningkatkan resistensi berbagai unsur hara esensial bagi pertumbuhan tanaman.
Namun, biochar lebih efektif menahan unsur hara untuk ketersediaannya bagi
tanaman dibandingkan dengan bahan organik lain seperti sampah dedaunan,
kompos atau pupuk kandang (Gani, 2009).
11
Bahan baku yang umum digunakan dalam pembuatan biochar adalah residu
biomasa pertanian atau kehutanan, termasuk potongan kayu, tempurung kelapa,
tandan kelapa sawit, tongkol jagung, sekam padi, kulit buah kacang-kacangan,
kulit-kulit kayu, sisa-sisa usaha perkayuan, serta bahan organik daur-ulang
lainnya.
Bila limbah tersebut mengalami pembakaran dalam keadaan tanpa
oksigen akan dihasilkan 3 substansi, yaitu: metana dan hidrogen yang dapat
dijadikan bahan bakar, bio-oil yang dapat diperbaharui, dan arang hayati
(biochar). Pada kondisi produksi terkontrol, karbon biomasa diikat dalam biochar
dengan hasil samping berupa bioenergi dan bioproduct lainnya. Biochar dapat
dihasilkan dari sistem pirolisis atau gasifikasi. Kedua sistem produksi tersebut
dapat dijalankan melalui unit-unit yang mobil atau menetap. Sistem pirolisis dan
gasifikasi skala kecil dapat digunakan di lapang atau industri kecil yang
memunyai kapasitas 50 sampai 1.000 kg hari-1. Pada tingkat lokal atau regional,
unit-unit pirolisis dan gasifikasi dapat dioperasikan oleh koperasi atau industri
yang besar, dan dapat memproses sampai 4.000 kg biomasa jam-1 (Gani, 2009;
2010).
Biochar dibuat dengan memanaskan bahan organik di bawah kondisi oksigen
terbatas atau tidak ada (Lehmann, 2007). Jenis bahan organik (atau bahan baku)
yang digunakan dan kondisi biochar dihasilkan sangat memengaruhi hasil yang
relatif berkualitas untuk modifikasi tanah (McClellan dkk., 2007; McLaughlin
dkk., 2009).
Biochar memiliki kapasitas adsorpsi tinggi, KTK tinggi, dan
rendahnya tingkat bahan yang mobile (Glaser dkk., 2002; Liang dkk., 2008;
McClellan dkk., 2007; McLaughlin dkk., 2009). Produksi biochar umumnya
melepaskan energi lebih daripada yang digunakan sebagai pembenah tanah
12
tergantung pada kadar air dari bahan baku (Lehmann, 2007).
Beberapa
karakteristik kimia dan fisika biochar disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Karakteristik kimia dan fisika dari biochar.
Biochar
Total C (g kg−1)
Total N (g kg−1)
pH (H2O)
Bahan volatile (g kg−1)
kelembaban(%)
Kadar abu (g kg−1)
Kandungan oksigen (g kg−1)
P-tersedia (mg kg−1)
Total P (mg kg−1)
Total S (mg kg−1)
Total Mg (mg kg−1)
Total B (mg kg−1)
Total Mo (mg kg−1)
KTK (cmol kg−1)
Susunan bahan