TEKNOLOGI BIOCHAR KONSERVASI LAHAN YANG TERDEGRADASI DAN MENINGKATKAN HASIL TANAMAN UBI KAYU by Eny Dyah Yuniwati (z-lib.org)

TEKNOLOGI BIOCHAR:
KONSERVASI LAHAN YANG TERDEGRADASI DAN

MENINGKATKAN HASIL TANAMAN UBI KAYU



Eny Dyah Yuniwati

TEKNOLOGI BIOCHAR:
KONSERVASI LAHAN YANG TERDEGRADASI DAN

MENINGKATKAN HASIL TANAMAN UBI KAYU

Copy right ©2020, Eny Dyah Yuniwa
All rights reserved

Teknologi Biochar: Konservasi Lahan yang Terdegradasi dan Meningkatkan
Hasil Tanaman Ubi Kayu
Eny Dyah Yuniwa

Editor: Dewi Kusumaningsih dan Akhsanul In'am
Desain Sampul: Daniswara Helga Pradana
Lay out/tata letak Isi: Tim Redaksi Bildung

Perpustakaan Nasional: Katalog Dalam Terbitan (KDT)
Teknologi Biochar: Konservasi Lahan yang Terdegradasi dan Meningkatkan
Hasil Tanaman Ubi Kayu/Eny Dyah Yuniwa /Yogyakarta: CV. Bildung
Nusantara, 2020

xvi + 54 halaman; 15 x 23 cm
ISBN: 978-623-7148-67-8

Cetakan Pertama: 2020

Penerbit:
BILDUNG
Jl. Raya Pleret KM 2
Banguntapan Bantul Yogyakarta 55791
Telpn: +6281227475754 (HP/WA)
Email: [email protected]
Website: www.penerbitbildung.com

Anggota IKAPI

Bekerja sama dengan AMCA (Associa on of Muslim Community in Asean)

Hak cipta dilindungi oleh undang-undang. Dilarang mengu p atau
memperbanyak sebagian atau seluruh isi buku tanpa seizin tertulis dari
Penerbit.

KATA PENGANTAR

“ALHAMDULILLAH” kata pertama yang saya ucapkan
teriring selesainya penyusunan buku ini, Puji syukur ke
hadiratmu Allah SWT yang telah memberikan kesehatan,
melimpahkan rahmadMU dan hidayahNYA hingga
memperlancarkan penulisan buku sehingga berhasil di
terbitkan. Sudah menjadi tangungjawab dan kewajiban
sebagai pendidik mempublikasikan hasil penelitiannya
kepada khalayak, dan dapat di jadikan panutan dan
pedoman dalam mengembangkan suatu bidang ilmu. Buku
ini memberikan gambaran bahwa di bidang pertanian ada
permasalahan tentang menurunnya kesuburan tanah akibat
terjadinya degradasi lahan karena banyak factor yang telah
terjadi sebelumnya, terutama pada budidaya ubikayu. Bukan
kita menyalahkan apa yag telah terjadi, tetapi bagaimana dan
apa yang kita bisa lakukan untuk mengembalikan kesuburan
tanah dan meningkatkan hasil ubikayu menjadi produksi
yang optimal. Dari hasil penelitian ada suatu Teknologi
konservasi lahan dengan menggunakan Biochar, yaitu suatu
bahan amandemen tanah yang bahan nya bisa dari limbah
limbah pertanian yang di masak sempurna menjadi sejenis
arang yang mengandung unsur unsur yang hampir sama
dengan pupuk organic, sehingga dapat memenuhi unsur

v

Teknologi Biochar: Konservasi Lahan yang Terdegradasi

yang hilang di dalam tanah dan lahan. Dengan demikian
pengembalian fungsi lahan untuk kesuburan tanah semakin
lebih baik, konservasi tanah dapat di kembalikan dan
peningkatan produksi tanaman dapat tercapai optimal.

Pada kesempatan ini penulis menyampaikan
terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu
sehingga penulisan buku ini dengan judul “ Biochar, Untuk
konservasi lahan yang terdegradasi dan meningkatkan Hasil
Tanaman Ubikayu, dapat di selesaikan

Trimakasih saya sampaikan kepada Tim Peneliti saya,
mahasiswa yang membantu penelitian ini dan pemberi dana
penelitian Kementerian Ristekdikti Republik Indonesia,

Semoga buku monograf hasil penulisan ini dapat
bermanfaat bagi kemajuan pendidikan dan pembaca pada
umumnya.

Penulis
Eny Dyah Yuniwati

vi

SEKAPUR SIRIH

PENULIS melakukan penelitian tentang penggunaan Biochar
dapat meningkatkan kesuburan tanah, sehingga mampu
menurunkan degradasi lahan karena erosi, dan meningkatkan
hasil tanaman. Percobaan juga bertujuan untuk menunjukkan
bahwa dengan kesuburan tanah yang tepat, penambah tanah
penanaman sistem tanam singkong

Percobaan dilakukan di ladang petani di Batu, Malang,
Jawa Timur, Indonesia. Tanahnya Alfisol dengan kemiringan
permukaan sekitar 8%. Metode yang di gunakan dalam
penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Kelompok
(RAK) dengan perlakuan perbedaan pola tanam, yaitu pola
tanam monokultur dan tumpangsari perbedaan sumber
biochar, yaitu Biochar Kotoran ayam dan Biochar Tongkol
jagung. Pengukuran erosi dan limpasan permukan dilakukan
dengan menggunakan drum erosi, pengukuran tinggi
tanaman, pengambilan sampel tanah untuk pengamatan sifat
fisik tanah, kimia dan pengamatan akar tanaman

Hasil penelitian menunjukkan bahwa aplikasi biochar
dapat memperbaiki sifat fisik dan kimia tanah dalam pola
tanam tumpang sari ubikayu dan jagung. Pada permulaan
aplikasi menunjukkan serapan yang berbeda, serapan jagung

vii

Teknologi Biochar: Konservasi Lahan yang Terdegradasi

yang lebih tinggi, daripada serapan hara pada ubikayu.
Dalam pengamatan hasil, serapan unur hara kalium ubikayu
lebih tinggi dari jagung, sedangkan serapan nitrogen
dan pospor kurang lebih sama. Pengelolaan tanaman
bisa menjadi simbiosis mutualisme antara ubikayu dan
jagung, jika pengelolaan tanaman keduanya tepat. Yang
di maksud dengan pengelolaan tanaman, seperti aplikasi
biochar, pengairan, pemeliharaan tanaman, pembumbunan,
penjarangan, di lakukan secara tepat sesuai jadwalnya,
sehingga secara signifikan dapat memperbaiki sifat tanah,
sifat fisik dan sifat kimia tanah, bahkan serapan akar. Hasil
penelitian ini mengungkapkan bahwa pengelolaan yang
tepat dapat meningkatkan kandungan Carbon organik tanah,
menurunkan berat isi tanah dan stabilitas agregat tanah.
Selain itu, peran perbaikan kesuburan tanah, peningkatan
serapan hara N, P, K, Ca, Mg dan kapasitas pertukaran kation.

Penerapan biochar dan nitrat meningkatkan
pertumbuhan jagung dan ubikayu, keduanya dalam sistem
pola tanam monokultur dan tumpang sari. Jagung yang
tumbuh di tanah yang diaplikasikan biochar lebih tinggi,
dan lebih cepat pertumbuhnya daripada tumbuh di tanah
yang tidak di aplikasikan biochar (non biochar). Jagung ini
memiliki bahan kering dan hasil biji yang lebih tinggi. Hasil
jagung yang ditanam pada sistem pola tanam tumpangsari di
lahan non biochar lebih rendah daripada yang ditanam pada
sistem monokultur. Hasil biji tertinggi diperoleh dengan
monokultur jagung yang ditanam di tanah dengan perlakuan
biochar 4,97 ton / ha) namun tidak berbeda nyata dengan
jagung pola tanam tumpangsari yang diaplikasikan dengan
biochar (4,85 ton / ha). Produksi jagung kontrol hanya
menghasilkan 2.94 ton / ha biji jagung. Setelah panen jagung,
tanah yang diaplikasikan dengan biochar memiliki pH tanah
yang lebih tinggi, bahan organik tanah, kapasitas pertukaran
kation tanah, dan kandungan nitrogen tanah. Aplikasi biochar

viii

Eny Dyah Yuniwa

meningkatkan efisiensi pemupukan nitrogen, baik pada
penanaman jagung monokultur maupun jagung.

Luaran dari penelitian ini telah publish jurnal
Internasional pada jurnal : International Journal of Agriculture
and Environmental research (IJAER) Terbit sept-Oktober
2017. Melakukan Seminar Internasional sebagai pemakalah
di 3 forum yaitu :1. Seminar Internasional Icetech Universitas
Lancang Kuning Pekan Baru tgl 25-26 Juli 2017, 2. International
Crop and Food Conference di Universitas Brawijaya alang,
tgl 22 Agustus 2017. 3. Sea Tvet Symposium Young Smart
Farmer-, Chonburi, Pattaya Thailand Tgl 29-2 September 2017

ix



DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Tahapan Penelitian 5
Tabel 2.1. Pengaruh bahan baku terhadap beberapa 11
16
sifat “biochar” 24
Tabel 2.2. Hasil Penelitian Awal Peneliti 26
Tabel 3.1. Beberapa sifat tanah dari tanah dan biochar
27
dalam percobaan ini
Tabel 4.1. Sifat sifat tanah sebelum dan sesudah 28
32
percobaan 33
Tabel 4.2. Pengaruh aplikasi biochar terhadap sifat 34
35
fisik tanah dalam pola tanam monokultur 36
dan tumpangsari
Tabel 4.3. Pengaruh aplikasi biochar terhadap sifat
kimia tanah pada pola tanam monoculture
dan tumpangsari ubikayu dan jagung
Tabel 5.1. Pengaruh penggunaan biochar pada tinggi
tanaman
TabeL 5.2. Pengaruh biochar terhadap produksi berat
kering tanaman
Tabel 5.3. Pengaruh applikasi biochar pada Rerata
pertumbuhan jagung
Tabel 5.4. Pengaruh aplikasi biochar terhadap berat
kering biomass dan hasil biji jagung
Tabel 5.5. Pengaruh aplikasi biochar terhadap sifat
tanah setelah panen jagung

xi

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Bentuk senyawa karbon di dalam bahan 12
organik yang belum di”arang”kan (atas) 29
dan di dalam biochar (bawah)

Gambar 4.1. Pengaruh biochar pada perlakuan
monoculture dan tumpangsari pada
beberapa status hara makro

xiii



DAFTAR ISI

Kata Pengantar v
Sekapur Sirih vii
Daftar Tabel xi
Daftar Gambar xiii
Daftar Isi xv

BAB I. PENDAHULUAN 1
1.1. Latar Belakang 1
1.2. Permasalahan 4
1.3. Manfaat 6
1.4. Urgensi 6
1.5. Renstra Penelitian 7

BAB 2. DEGRADASI LAHAN DAN KONSERVASI 9
LAHAN DENGAN BIOCHAR 9

2.1. Degradasi Lahan 13
16
2.2. Penggunaan Biochar untuk Perbaikan Kualitas
Tanah dan Pengendalian Erosi

2.3. Hasil Penelitian Awal

xv

Teknologi Biochar: Konservasi Lahan yang Terdegradasi 19
23
BAB 3. METODE PENELITIAN BIOCHAR 23
3.1. Lokasi dan Waktu Penelitian
3.2. Perlakuan Percobaan 25

BAB 4. BIOCHAR UNTUK KONSERVASI LAHAN 31
AKIBAT DEGRADASI LAHAN
39
BAB 5. BIOCHAR UNTUK PRODUKSI TANAMAN
UBIKAYU DAN JAGUNG 41
45
BAB 6. PENUTUP 49
51
Daftar Pustaka
Glosarium
Indeks
Biodata Penulis

xvi

BAB 1
PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang
SIMPOSIUM International Society for Tuber and Root Crops
(ISTRC) yang diselenggarakan di India, menyimpulkan
bahwa tanaman ubi-ubian adalah tanaman masa depan bagi
bangsa Indonesia. Kesimpulan ini didasarkan pada berbagai
keunggulan komparatif tanaman ubi-ubian dibandingkan
tanaman lainnya, baik ditinjau dari pengunaan, persyaratan
tumbuh, maupun kemungkinan peningkatan produksinya..

Tanaman ubi-ubian, khususnya ubikayu, merupakan
tanaman yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai
keperluan. Dibandingkan dengan tanaman biji-bijian,
dimana peningkatan produksi sudah sangat sulit dilakukan,
peningkatan produksi tanaman ubikayu masih sangat
terbuka peluangnya, baik ditinjau dari segi peningkatan hasil
persatuan luas, maupun perluasan tanaman. Ditinjau dari hasil
persatuan luas, rata-rata hasil saat ini sekitar 16 t/ha, masih
jauh dibawah hasil yang dicapai oleh beberapa petani ( 30 –
40 t/ha), apalagi dibandingkan potensi produksi yang dapat
mencapai lebih dari 60 t/ha. Tetapi pengembangan tanaman
ubikayu sering mengalami hambatan karena dianggap
tanaman ubikayu merupakan tanaman yang menyebabkan

1

Teknologi Biochar: Konservasi Lahan yang Terdegradasi

degradasi tanah. Hasil penelitian Yuniwati E.D et al. (2012)
membuktikan bahwa anggapan ini tidak sepenuhnya benar.
Yang benar adalah, biasanya tanaman ubikayu ditanam pada
lahan marjinal atau lahan terdegradasi di mana tanaman lain
sudah tidak dapat ditanam secara ekonomis. Tetapi tanaman
ubikayu, satu satunya tanaman yang masih bisa hidup pada
lahan terdegradasi tersebut, Kesimpulanya, bagaimana cara
meningkatkan produktivitas lahan terdegradasi, agar semua
tanaman dapat hidup pada lahan tersebut, tidak hanya
tanaman ubikayu saja. .

Memperhatikan phenomena pertanian sekarang ini,
nilai kesuburan tanah menurun drastis, dan lahan cepat
terjadi proses dekomposisi bahan organik terutama di daerah
tropis. Para pakar pertanian mulai memikirkan dan tertarik
untuk menggunakan bahan organik tahan dekomposisi untuk
pengelolaan lahan pertanian (Lehmann et al. 2003). Bahan ini
kemudian dikenal sebagai “biochar” atau sering juga diebut
“agri char”. Biochar, atau jika diterjemahkan secara bebas
kedalam bahasa Indonesia sebagai “arang organik” yaitu
bahan padatan hasil pembakaran biomassa pada kondisi
tanpa atau oksigen terbatas.

Adanya senyawa karbon tahan dekomposisi inilah yang
menarik minat para pakar pertanian, karena penambahan
senyawa karbon tahan dekomposisi sebagai bahan organik
pada lahan terdegradasi secara berkala dapat meningkatkan
kandungan bahan organik tanah. Bahkan dengan mengacu
sifat “terra pretta” diharapkan sekali pemberian dapat untuk
puluhan atau bahkan ratusan tahun. Beberapa penelitian
(Islami et al. 2011a); (Sukartono, Nugroho, and Kusuma
2011) telah membuktikan bahwa, walaupun belum mencapai
puluhan tahun, pengaruh positif biochar dapat bertahan
beberapa tahun setelah penambahan biocharnya. Kenyataan
ini akan membawa prospek yang sangat menguntungkan
bagi petani dalam melakukan pengelolaan bahan organik

2

Eny Dyah Yuniwa

tanah karena mereka tidak lagi perlu melakukan penambahan
bahan organik stiap musim tanam. Hal ini berarti akan
meningkatkan efisiensi dan keuntungan usaha taninya.

Terlepas dari kontroversi yang muncu, penelitian
Yuniwati, E.D. (2011) telah membuktikan bahwa pemberian
biochar dapat memperbaiki kualitas tanah. Peneliti lain yaitu
(K. Chan et al. 2007; Islami et al. 2011b; Liang et al. 2006; Yamato
et al. 2006) juga membuktikan bahwa pemberian biochar dapat
meningkatkan hasil berbagai tanaman pertanian, antara lain
padi, jagung, dll. Sementara itu (Asai et al. 2009; Masulili,
Utomo, and Syechfani 2010), melakukan penelitian pemberian
biochar pada tanaman jagung. Peneliti lain (Nur et al.,2014,
Sukartono, Kusuma, and Nugroho 2011; Yamato et al. 2006),
melakukan penelitian aplikasi biochar pada tanaman ubikayu,
(Islami et al. 2011a), pengaruh biochar pada tanaman kedelai,
penelitian serupa juga di lakukan oleh (Tagoe, Horiuchi,
and Matsui 2008). Beberapa penelitian, misalnya dalam hal
perbaikan kualitas tanah, disamping terjadinya perbaikan
sifat kimia, sifat fisik tanah dan biologi tanah, biochar juga
mampu mempengaruhi ketersediaan unsur hara (Islami et al.
2011b; Utomo, Sitompul, and Van Noordwijk 1992, 1992).

Dalam hubungannya dengan perbaikan sifat fisik, (K.
Y. Chan et al. 2008) menunjukkan bahwa penggunaan biochar
mampu menurunkan kekuatan tanah. (Islami et al. 2011a)
dan (Sukartono, Nugroho, and Kusuma 2011) membuktikan
bahwa biochar mampu menurunkan berat isi tanah dan
meningkatkan kemampuan tanah untuk menyimpan air
tersedia. Perbaikan struktur tanah dengan penggunaan
biochar juga telah dibuktikan oleh (Islami et al. 2011b).

Adanya penurunan berat isi tanah, perbaikan struktur
tanah, akan menyebabkan peningkatan infiltrasi dan perkolasi
serta meningkatkan ketahanan tanah terhadap energi perusak,
dan pada gilirannya akan menurunkan erodibilitas tanah

3

Teknologi Biochar: Konservasi Lahan yang Terdegradasi

(Yuniwati, 2011). Pada pihak lain, peningkatan kapasitas
penyimpanan air bersama sama dengan penurunan berat
isi tanah akan menurunkan limpasan permukaan. Dengan
demikian, sangat logis jika dalam penelitian ini dikembangkan
bahwa disamping meningkatkan hasil tanaman, penggunaan
biochar akan menurunkan laju erosi.

1.2. Permasalahan

Dari uraian di atas dapat di simpulkan bahwa
permasalahan di budidaya ubikayu adalah masih komplek,
antara lain tanaman ubikayu di persepsikan sebagai tanaman
pengurs unsur hara, sehingga meia setelah di tanami ubikayu,
kesuburan tanahnya menurun dan bahkan menjadi miskin
unsur hara. Permasalahan ini berlarut larut sehingga tanaman
ubikayu menjadi tanaman yang tidak di minati karena akan
memiskinkan unsur hara,

Persepsi ini telah di patahkan dengan di simpulkannya
dari hasil Disertasi Yuniwati, 2010, bahwa Tanaman ubikayu
bukan sebagai penguras unsur hara yang di tanam di media
tanah yang minskin unsur hara, tetapi hanya satu satunya
tanaman yang bisa tumbuh di lahan yang miskin unsur
hara (lahan terdegradasi) adalah tanaman ubikayu. Dengan
demikian permasalahan ini sebagai dasar untuk melakukan
penelitian lagi, apakah ada suatu teknologi yang dapat
meningkatkan kesuburan tanah pada lahan terdegradasi
yang di tanami ubikayu, dan sekaligus akan meningkatkan
hasil panen ubikayu. Teknologi ini di sebut dengan Biochar.
Biochar adalah suatu amandemen tanah (substnsi pupuk)
yang dapat berperan seperti pupuk tetapi biayanya murah.
Hasil penelitian menujukkan bahwa teknologi biochar dapat
memperbaiki sifat fisik, kimia dan biologi tanah. Penggunaan
biochar berpengaruh terhadap hasil tanaman ubikayu dan
erosi tanah. Oleh karena itu perlu di susun paket teknologi

4

Eny Dyah Yuniwa

yang dapat memperkecil erosi, sehingga menurunkan lahan
yang terdegradasi.

Tujuan khusus penelitian yang diusulkan adalah untuk
mempelajari pengaruh penggunaan biochar terhadap hasil
tanaman ubikayu dan erosi tanah. Jika hasil yang diperoleh
positif, maka akan dapat dikembangkan teknologi konservasi
tanah yang sangat mungkin diadopsi oleh petani karena
teknologi yang ditawarkan bukan saja dapat mengendalikan
laju erosi, tetapi dapat meningkatkan hasil tanaman. Berikut
tahapan penelitiannya.

Tahun Tabel 1.1. Tahapan Penelitian
2017 Urgensi Penelitian
a. Untuk mengetahui pemetaan degradasi lahan,

penurunan kesuburan tanah, erosi tanah, dan
hasil tanaman ubikayu

b. Untuk mengetahui tingkat pemahaman petani
terhadap degradasi lahan (erosi) penggunaan
biochar, dan hasil ubikayu

2018 a. Untuk mengetahui penggunaan biocharyang
mampu meningkatkan sifat sifat tanah, dan hasil
tanaman ubikayu

b. Merakit paket vteknologi land husbandrydengan
penggunaan biocharyang mampu meningkatkan
kesuburan tanah pada lahan yang terdegradasi

2019 a. Diseminasi paket teknologi land husbandry pada
lahan pengembangan tanaman ubikayu

b. Penyusunan modul mengenai teknologi land
husbandry pada lahan pengembangan ubikayu

5

Teknologi Biochar: Konservasi Lahan yang Terdegradasi

1.3 Manfaat

Manfaat utama dari penelitian ini adalah adanya
peningkatan lahan yang terdegradasi dan hasil tanaman
ubikayu di tingkat petani. Bila teknologi hasil penelitian
ini diterapkan oleh semua petani ubikayu, maka kebutuhan
ubikayu nasional akan meningkat. Teknologi land husbandry
dengan penggunaan biochar yang dihasilkan mampu
mempunyai pengaruh terhadap kualitas dan kesuburan
lahan dalam jangka panjang. Mengingat penanaman ubikayu
rentan terjadi erosi dan degradasi lahan, oleh karena itu
perbaikan kualitas dan kesuburan lahan akan berpengaruh
positif terhadap hasil yang diperoleh. Dengan demikian
manfaat lain dari penelitian ini adalah meningkatkan hasil
ubikayu.

1.4 Urgensi

Masalah degradasi lahan terutama erosi hampir terjadi
di setiap pengelolaan lahan, sehingga mengakibatkan lahan
yang marginal, dan kesuburan tanahnya menurun dan hasil
tanaman akan rendah. Hampir semua tanaman tidak bisa
tumbuh dengan baik di lahan yang terdegradasi atau lahan
marginal, hanya tanaman ubikayu yang bisa tumbuh dengan
baik, tetapi dalam pengembangan tanaman ubikayu sering
mengalami hambatan karena dianggap tanaman ubikayu
merupakan tanaman yang menyebabkan degradasi tanah.
Anggapan ini tidak sepenuhnya benar. Yang benar adalah,
biasanya tanaman ubikayu ditanam pada lahan marjinal atau
lahan terdegradasi di mana tanaman lain sudah tidak dapat
ditanam secara ekonomis. Jadi yang diperlukan disini adalah
meningkatkan dan memelihara produktivitas lahan.

Untuk meningkatkan dan memelihara produktivitas
lahan diperlukan perbaikan lahan, penambahan bahan
organik, bahan pembenah tanah dan pengelolaanya.
Penambahan bahan organik tidak bertahan lama sehingga

6

Eny Dyah Yuniwa

di cari bahan organik yang tersedia dan bertahan lama (5
tahun). Biochar mampu merubah sifat fisik, kimia dan biologi
tanah, sehingga dapat memperbaiki degradasi tanah (erosi)
dan mampu meningkatkan hasil tanaman. Ubikayu sebagai
tanaman indikator yang tahan pada kondisi lahan marginal.
Jika terbukti dapat diadopsi sebagai Teknologi “Land
Husbandry” .

1.5 Renstra Peneli an

Renstra Penelitian, adalah mengembangkan ilmu
pengetahuan dan seni, sosial ekonomi yang berkualitas,
berkarakter dan bermatabat. Bidang unggulan penelitian
pertanian adalah Sistem Agribisnis Hortikultura, yang
mencakup Penelitian dengan tema Manajemen Sumberdaya
Lahan. Sejalan dengan penelitian yang diusulkan yaitu
Land Husbandry : Penggunaan Biochar Untuk Pengendalian
Lahan Terdegradasi Dan Meningkatkan Hasil Pada
Tanaman Ubikayu, merupakan bagian dari tema Manajemen
Sumberdaya Lahan. Temuan dan luaran dari penelitian ini
adalah Teknologi Land Husbandry, yaitu pengelolaan lahan
yang berbasis pemeliharaan lahan dengan menambahkan
bioenergi dari bahan biomassa penghasil biochar (arang
organik), pengembangan teknologi konservasi lahan, erosi dan
peningkatan hasil tanaman ubikayu. Teknologi konservasi
lahan yang selama ini di lakukan (Metode KTA) belum
menunjukkan hasil yang menggembirakan, karena erosi
dan lahan yang terdegradasi semakin banyak prosentasinya,
maka diperlukan teknologi yang lebih sesuai untuk mengatur
dan merencanakan pengelolaan sumberdaya lahan menuju
pertanian yang berkelanjutan.

7



BAB 2
DEGRADASI LAHAN DAN KONSERVASI LAHAN

DENGAN BIOCHAR

2.1. Degradasi Lahan

KARENA ADANYA penggunaan dan pengelolaan lahan
yang kurang tepat, maka banyak tanah dan lahan di Indonesia
telah mengalami degradasi. Di Daerah Aliran Sungai Brantas,
misalnya saat ini terdapat sekitar 271 ribu ha (dari total luasan
1,1 juta ha) berada dalam kondisi terdegradasi (Howeler et al.
1998; Utomo, Sitompul, and Van Noordwijk 1992)( BP DAS
Brantas, 2006). Lahan di daerah ini biasanya di dominasi oleh
tanah Entisols dengan kedalaman kurang dari 30 cm, dan
merupakan tanah yang tidak produktif. Tanah mempunyai
kandungan bahan organik sangat rendah, serta kandungan
N, P dan K rendah. Oleh karena itu, usaha pertanian di
lahan ini secara ekonomis tidak menguntungkan. Biasanya
lahan dibiarkan bero, atau kalau ada tanamannya biasanya
pilihannya sangat terbatas; biasanya tanaman ubikayu
dengan pemeliharaan seadanya. Akibatnya kerusakan tanah
yang disebabkan oleh erosi makin cepat.

Karena rendahnya bahan organic menjadi penyebab
utama rendahnya produktivitas dan kerusakan tanah, maka
pengelolaan bahan organik tanah menjadi kunci utama untuk
meningkatkan dan memelihara lahan yang terdegradasi

9

Teknologi Biochar: Konservasi Lahan yang Terdegradasi

karena erosi. Pemanfaatan tanaman untuk meningkatkan dan
mempertahankan bahan organik tanah telah dikenal sejak
abad ke 18 (Nielsen & Vigil, 2005) yang dilakukan dengan pola
pergiliran tanaman (pada umumnya dengan tanaman kacang-
kacangan; misal crotalaria, mucuna dlsb (Howeler et al. 1998;
Utomo, Sitompul, and Van Noordwijk 1992). Tetapi dengan
makin berkurangnya luas lahan pertanian pada umumnya
keberatan untuk mempraktekkan pergiliran tanaman dengan
tanaman yang tidak mempunyai keuntungan ekonomis.
Oleh karena itu para pakar mengembangkan sistim pola
tanam campuran dengan tanaman yang dapat memperkaya
kandungan bahan organik tanah, antara lain pola tanam
tumpangsari dengan tanaman kacang-kacangan (Islami et
al. 2011b) dan (Borin & Linberg, 2005), atau sistim tanaman
lorong pada lahan miring (Lehmann et al. 2003; Sukartono,
Kusuma, and Nugroho 2011){Citation}(Kang, 1995; Juanda et
al., 2003).

Praktek pengelolaan bahan organik tanah dengan
penambahan bahan dari luar juga bukan merupakan
teknologi baru bagi petani. Petani telah lama memberikan
kotoran ternaknya, hasil pembakaran biomassa (abu dan
arang), maupun biomassa tanaman yang telah mengalami
dekomposisi (yang kemudian dikenal dengan kompos ke
lahan pertaniannya (Hafif, 2011).

Di daerah tropis basah seperti halnya di Indonesia,
dekomposisi dan demineralisasi bahan orgnik berjalan sangat
cepat (Lehmann et al. 2003; Sukartono, Kusuma, and Nugroho
2011). Dengan demikian pemberian bahan organik harus
diberikan secara berulang setiap musim tanam (Islami et al.
2011b; Sukartono, Nugroho, and Kusuma 2011). Pada pihak
lain, ketersediaan dan akses petani terhadap sumber bahan
organik sangat terbatas. Disamping itu kompetisi penggunaan
bahan organik untuk keperluan lain (Lehmann et al. 2003)
(a.l. industri, energi) sangat tinggi. Hal ini menyebabkan

10

Eny Dyah Yuniwa

pemberian bahan organik sering kali tidak ekonomis dan
petani kesulitan untuk melakukannnya.

Sejak akhir bad ke 20, dengan memperhatikan
phenomena pertanian di daeah Amazon, Amerika selatan,
perhatian para pakar tertarik untuk mencoba memanfaatkan
bahan organik tahan dekomposisi, yang kemudian dikenal
dengan nama ”biochar” sebagai sumber bahan organik
untuk pertanian (Lehmann et al. 2003). Biochar, atau jika
diterjemahkan kedalam bahasa Indonesia “arang organik”
sementara ini didefinisikan sebagai bahan yang dihasilkan
dari pembakaran biomassa pada kondisi tanpa atau oksigen
terbatas. Teknik pembakaran semacam ini dengan teknologi
”Pyrolisis”, dan menghasilkan bahan berwarna hitam yang
disebut “char” dan karena berasal dari biomassa, maka
disebut “biochar”.

Sifat biochar sangat beragam tergantung dari bahan baku,
dan proses pembuatannya. Secara umum biochar kaya senyawa
karbon, bersifat agak basa, dan mengandung beberapa unsur
hara essensial, terutama K, dan P, serta mempunyai Kapasitas
Tukar Kation yang relatif tinggi (Tabel 2.1).

Tabel 2.1. Pengaruh bahan baku terhadap beberapa sifat “biochar”

Peneliti Bahan baku pH C N P K KTK
(%) (%) (%) (%) cmol/
Chan et kg
al.,(2007b)
Kotoran 9,9 38 2 2,5 2.2 -
Islami et al. ayam 7.9
(2011b) 25.5 0.78 0.82 0.79 17.7
Pupuk
Masulili et al. kandang
(2010)
Jerami padi 8,7 38,7 0,0 0,12 0,20 17,7
Sukartono et al.
(2011b) Tempurung 9,9 80 0,34 0,10 0,84 11,7
kelapa
Rondon et al.,
(2007) Eucalyptus 7,0 82,4 0,5 1,4 0,6 -
Widowati et al.,
(2011) Sampah 7,9 21,4 1,8 0,35 0,82 23,3
kota

11

Teknologi Biochar: Konservasi Lahan yang Terdegradasi

Dalam bahan organik yang belum di”arang”kan,
senyawa karbon didalamnya berbentuk alifatik dan bersifat
terbuka, sedangkan senyara karbon dalam biochar sebagian
besar berbentuk “aromatik“ yang bersifat tertutup (Gambar 2.
1). Dengan adanya senyawa karbon tertutup ini menyebabkan
biochar resistent terhadap dekomposisi dan demineralisasi.

Gambar 2.1. Bentuk senyawa karbon di dalam bahan organik yang belum
di”arang”kan (atas) dan di dalam biochar (bawah)

Dengan adanya sifat tahan terhadap dekomposisi dan
demineralisasi, para pakar berpendapat bahwa pemberian
biochar cukup dilakukan sekali untuk beberapa musim tanam,
bahkan untuk selamanya. Jika anggapan ini benar, maka
biochar dapat mendorong terwujudnya pertanian berlanjut,
karena dengan fakta tersebut maka 3 kunci utama pertanian
berlanjut, yaitu; (1) keberlanjutan hasil, (2) pemanfaatan
sumberdaya terbarukan, dan (3) keuntungan ekonomis dapat
diwujudkan.

12

Eny Dyah Yuniwa

2.2. Penggunaan Biochar untuk Perbaikan Kualitas Tanah

dan Pengendalian Erosi

Pemanfaatan biochar diilhami dangan adanya kenyataan
adanya fenomena produksi berlanjut pada tanah ”terra
preta” di lembah Amazon (Lehmann et al. 2003)(Glasser
et al., 2002). Biochar merupakan bahan yang kaya karbon
organik, berwarna hitam dan mempunyai rumus kimia
C12.91H6.05NO3.53 dengan kepadatan sekitar 467 kg/m3,
rasio H/C 0,47 serta O/C < 0,0,30, dan nilai pemaasan 25,3
MJ/kg (O¨zcimen & Karaosmanog˘lu, 2003). Sebagian besar
senyawa karbon berbentuk senyawa aromatik di mana 6
atom oksigen terikat dalam bentuk cincin tanpa oksigen atau
hidrogen sehingga relatif tahan terhadap dekompoisi dan
demineralisasi (Schmidt et al., 2001).

Semula biochar merupakan produk samping yang
berupa carbon hitam yang diperoleh dari pirolisis
biomassa untuk menghasilkan energi bahan bakar.
Pirolisis adalah proses thermokimia dimana biomasa
dikonversi melalui pemanasan dengan oksigen terbatas atau
bahkan tanpa oksigen. Di samping karena adanya senyawa
karbon aromatik, resistensi biochar terhadap dekomposisi
dan demineralisasi juga disebabkan terbentuknya senyawa
“organo-mineral” di dalam biochar, serta struktur amorf
(Lehmann et al. 2003).

Di samping itu merupakan senyawa carbon yang relatif
stabil, biochar mempunyai afinitas yang tinggi terhadap kation
(Lehmann et al. 2003). Kedua kharakteristik ini kemudian
melahirkan gagasan penggunaan biochar untuk mengurangi
laju degradasi tanah sekaligus memperbaiki kesuburan dan
produktivitas tanah, sehingga dapat diperoleh produksi
berlanjut. Adanya afinitas yang tinggi pada biochar juga
sangat membantu menyelesaikan permasalahan pencemaran
tanah dan air karena penggunaan pupuk dan pestisida

13

Teknologi Biochar: Konservasi Lahan yang Terdegradasi

yang berlebihan. Potensi penggunaan biocahar sebagai
bahan pembenah tanah untuk perbaikan kesuburan dan
produkstivitas tanah telah dilaporkan oleh Yuniwatiet al.
(2011).

Banyak penelitian yang telah membuktikan bahwa
penggunaan biochar dapat meningkatkan hasil tanaman,
antara lain (Yamato et al. 2006) menunjukkan bahwa
penggunaan biochar dari kayu accasia dapat meningkatkan
hasil tanaman jagung, kacang tunggak dan kacang tanah.
Penggunaan biochar dari bahan limbah hasil pertanian telah
terbukti, disamping meningkatkan hasil tanaman wortel, juga
meningkatkan kandungan N (K. Chan et al. 2007). (K. Chan et
al. 2008) dan (Tagoe, Horiuchi, and Matsui 2008) menggunakan
biochar berbahan baku kotoran ayam untuk memperbaiki
pertumbuhan dan meningkatkan hasil tanaman. (Masulili,
Utomo, and Syechfani 2010) meunjukkan bahwa penggunaan
biochar dari sekam padi dapat memperbaiki pertumbuhan
tanaman padi. Perbaikan pertumbuhan tanaman jagung
karena pemberian biochar juga telah dibuktikan oleh
(Widowati, Soehono, and Guritno 2011).

Walau pemberian biochar telah terbukti dapat
memperbaiki pertumbuhan dan meningkatkan hasil
tanaman, mekanisme bagaimana perbaikan pertumbuhan
dan peningkatan hasil masih diperlukan banyak penjelasan.
Beberapa peneliti menjelaskan bahwa perbaikan pertumbuhan
tanaman karena penggunaan biochar, karena biochar dapat
memperbaiki sifat fisik, kimia dan biologi tanah (Yuniwati
, 2011; (K. Chan et al. 2007; Lehmann et al. 2003). Beberapa
peneliti (Liang et al. 2006; Masulili, Utomo, and Syechfani 2010;
Yamato et al. 2006) telah membuktikan bahwa penggunaan
biochar dapat meningkatkan pH tanah, dan meningkatkan
KTK tanah.

14

Eny Dyah Yuniwa

Sebagaimana telah dibahas di muka, penggunaan biochar
dapat memperbaiki sifat fisik tanah, dalam hal ini meurunkan
berat isi tanah dan meningkatkan kapasitas penyimpanan
air (K. Chan et al. 2007; Islami et al. 2011b; Sukartono,
Kusuma, and Nugroho 2011). Dengan adanya penurunan
Berat isi tanah dan peningkatan kapasitas penyimpanan
air maka kapasitas infiltrasi dan perkolasi akan meningkat,
dan pada giliran selanjutnya akan meurunkan laju limpasan
permukaan. Disamping itu, adanya peningatan pembentukan
dan pemantapan struktur tanah telah ditunjukkan oleh (K.
Chan et al. 2007) dan (Islami et al. 2011b). Bersamaan dengan
peningkatan bahan organik dan peningkatan permeabilitas,
perbaikan struktur tanah akan menurunkan erodibilitas tanah
(Utomo, Sitompul, and Van Noordwijk 1992).

Beberapa pakar (Tejada and Gonzalez 2007) dan
(Auerswald, Kainz, and Fiener 2003) telah menujukkan bahwa
penggunaan biochar dapat menurunkan kepekaan tanah
terhadap erosi Shih & (Jien and Wang 2013) menunjukkan
bahwa penggunaan biochar dapat menurunkan erosi tanah
sampai 50%. (Doan et al. 2015) juga menujukkan bahwa
penggunaan biochar menurunkan limpasan permukaan pada
pertanaman jagung.

Berbeda dengan di negara lain, perhatian peneliti di
Indonesia terhadap biochar, termasuk pemanfaatannya untuk
pertanian, masih terbatas. (Yamato et al. 2006) menggunakan
biochar dari cassia untuk tanaman jagung di Sumatra.
(Masulili, Utomo, and Syechfani 2010) menunjukkan bahwa
penggunaan biochar dari sekam padi dapat memperbaiki sifat
tanah masam di Kalimantan Barat, sekaligus memperbaiki
pertumbuhan tanaman. Nampaknya, penelitian penggunaan
biochar pada tanaman ubikayu belum pernah dilakukan.
Oleh karena itu sejak tahun 2009 Pusat Studi Tanaman Ubi-
ubian Universitas Brawijaya melakukan penelitian untuk
mempelajari kemungkinan penggunaan biochar untuk

15

Teknologi Biochar: Konservasi Lahan yang Terdegradasi

memperoleh produksi berlanjut pada tanaman ubikayu, baik
yang ditanam secara tunggal (Islami et al., 2011d), maupun
dalam pola tanam tumpang sari (Islami et al. 2011b).

2.3. Hasil Peneli an Awal

Peneliti telah melakukan beberapapenelitian awal yang
mendukung penelitian ini antara lahan seperti di gambarkan
pada tabel di bawah ini :

Tabel 2.2. Hasil Penelitian Awal Peneliti

Tahun Penelitian dan Hasil
pengembangan

2010 Teknologi Penyusunan teknologi konservasi baru,
Pemeliharaan karena tingginya kerusakan lahan, dengan
Lahan (Land melibatkan petani sebagai pelaku, dengan
Husbandry) tanaman indikator ubikayu, dibiayai oleh
Berbasis Hibah Disertasi Doktor 2010
Prakarsa Petani
Untuk Produksi
Ubikayu Secara
Berkelanjutan
(2010|)

2012 Perakitan Penerapan Metode Konservasi Land
Teknologi Husbandry, untuk meningkatkan mutu
Produksi tanah dengan peningkatan bahan organik
Ubikayu dan tanah,dengan tanaman indikator ubikayu
Pendugaan Di biayai Dikti, Skim PHB tahun 1 sebagai
Indeks ketua.
Mutu Tanah
Dengan sistem
Pemeliharaan
Lahan (Land
Husbandry)

16

Eny Dyah Yuniwa

2013 Perakitan Penerapan Metode Konservasi Land
2014 Teknologi Husbandry, untuk meningkatkan mutu
2015 Produksi tanah dengan peningkatan bahan organic
2016 Ubikayu dan tanah,dengan tanaman indicator ubikayu
Pendugaan Di biayai Dikti, Skim PHB tahun 2 sebagai
Indeks ketua.
Mutu Tanah
Dengan sistem
Pemeliharaan
Lahan (Land
Husbandry)

Perbaikan Penerapan Metode Konservasi Land
Lahan Dengan Husbandry, untuk meningkatkan kualitas
Teknologi Land tanah dengan pemberian biochar ,dengan
Husbandry tanaman indicator wijen
Untuk Di biayai Ristek Dikti, Skim Stranas tahun 1
Meningkatkan sebagai ketua.
Produkti itas
Wijen Di Lahan
Sawah Sesudah
Padi

Perbaikan Penerapan Metode Konservasi Land
Lahan Dengan Husbandry, untuk meningkatkan kualitas
Teknologi Land tanah dengan pemberian biochar ,dengan
Husbandry tanaman indicator wijen
Untuk Di biayai Ristek Dikti, Skim Stranas tahun 2
Meningkatkan sebagai ketua.
Produkti itas
Wijen Di Lahan Penerapan Metode Konservasi Land
Sawah Sesudah Husbandry, untuk meningkatkan kualitas
Padi tanah dengan pemberian biochar ,dengan
tanaman indicator wijen
Perbaikan Di biayai Ristek Dikti, Skim Stranas tahun 3
Lahan Dengan sebagai ketua.
Teknologi Land
Husbandry
Untuk
Meningkatkan
Produkti itas
Wijen Di Lahan
Sawah Sesudah
Padi

17



BAB 3
METODE PENELITIAN BIOCHAR

METODE PENELITIAN Biochar di awali dari fakta dan
kendala yang ada di lapang, dalam budidaya ubikayu yang
terus mengalami penurunan produksi tanaman. Kenyataan
bahwa lahan terdegradasi semakin banyak dan keadaanya
semakin kritis, keburan tanahnya semakin rendah, walaupun
sudah di lakukan konservasi lahan dengan menggunakan
teknologi yang terdahulu, namun keadaan nya masih terus
terjadi penurunan kesuburan tanah. Hal ini sesuai dengan
data lahan kritis per tahunnya semakin bertambah. Kesalahan
penerapan konsep ini yang mendorong melakukan penelitian
ini selama 3 tahun.

Metodologi yang di lakukan di tahun pertama adalah
Pemetaan degradasi lahan, penurunan kesuburan tanah, erosi,
dan hasil ubikayu yang meng hasilkan tingkat pemahaman
petani terhadap degradasi lahan (erosi) penggunaan biochar,
dan hasil ubikayu. Kemudian dilanjutkan melakukan
percobaan dengan Penambahan biochar sbg sumber pupuk
organik dan Pengujian lahan terdegradasi (erosi), pengamatan
di lakukan untuk berbagai parameter sifat fisik, dan kimia
tanah sebagai indikator peningkatan kesuburan tanah. Dan
pengamatan produksi tanaman ubikayu dan monitoring

19

Teknologi Biochar: Konservasi Lahan yang Terdegradasi

pertumbuhan dan perkembangan tanaman sebagai indicator
peningkatan hasil produksi ubikayu.

Metodologi yang di lakukan di tahun kedua adalah
melanjutkan percobaan dengan Penambahan biochar sbg
sumber pupuk organik dan Pengujian lahan terdegradasi
(erosi) sebagai metodologi untuk pemeliharaan pada tanah
yang terdegradasi (Metode Land Husbandry), yaitu melakukan
pengamatan di lakukan untuk berbagai parameter sifat
fisik, dan kimia tanah sebagai indikator peningkatan
kesuburan tanah. Dan pengamatan terjadi erosi atau tidak
dengan menggunakan drum erosi yang telah terpasang
di lahan. Pengamatan selanjutnya adalah pengamatan
produksi tanaman ubikayu dan monitoring pertumbuhan
dan perkembangan tanaman sebagai indikator peningkatan
hasil produksi ubikayu sebagai monitoring tahun ke dua
(monitoring lanjutan). Hasil akhir tahun kedua adalah
mengahasilkan paket teknologi penggunaan Biochar baik
dosis yang di rekomendasikan maupun sumber biochar yang
di pilih, dan pola tanam yang di sarankan. Paket teknologi ini
akan di uji cobakan pada Metodologi tahun ke tiga.

Metodologi yang di lakukan di tahun ketiga adalah
ujicoba paket teknologi Biochar yang di hasilkan pada tahun
kedua pada lahan budidaya ubikayu dengan metode Land
Husbandry. Seperti tahun kedua, percobaan tetap dilakukan
dengan Penambahan biochar sbg sumber pupuk organik
dan Pengujian lahan terdegradasi (erosi) sebagai metodologi
untuk pemeliharaan pada tanah yang terdegradasi (Metode
Land Husbandry), yaitu melakukan pengamatan di lakukan
untuk berbagai parameter sifat fisik, dan kimia tanah sebagai
indikator peningkatan kesuburan tanah. Dan pengamatan
terjadi erosi atau tidak dengan menggunakan drum erosi
yang telah terpasang di lahan. Pengamatan selanjutnya adalah
pengamatan produksi tanaman ubikayu dan monitoring
pertumbuhan dan perkembangan tanaman sebagai indikator

20

Eny Dyah Yuniwa

peningkatan hasil produksi ubikayu sebagai monitoring tahun
ke tiga (monitoring lanjutan). Hasil akhir tahun ketiga adalah
Penetapan Rekomendasi Paket teknologi Penggunaan Biochar
sebagai teknologi Amandemen tanah untuk konservasi lahan
yang terdegradasi pada budidaya tanaman ubikayu dan
peningkatan hasil produksi tanaman ubikayu.

21

Roadmap Peneliti Sejalan dengan Renstra Penelitian Universitas Wisnuwardhana Malang

Teknologi Pemeliharaan Perakitan Teknologi Produksi Perbaikan Lahan Dengan Teknologi Land Husbandry:
Lahan (Land Husbandry) Ubikayu dan Pendugaan Indeks Land Husbandry Untuk Penggunaan Biochar Untuk
Berbasis Prakarsa Petani Mutu Tanah Dengan sistem Meningkatkan Produktifitas Wijen Di
Untuk Produksi Ubikayu Pemeliharaan Lahan (Land Lahan Sawah Sesudah Padi. Stranas Pengendalian Lahan
Secara Berkelanjutan (2010|) Husbandry) PHB 1 (2012) 1 (2014) Terdegradasi Dan Meningkatkan
Teknologi Biochar: Konservasi Lahan yang TerdegradasiHasil Pada Tanaman Ubikayu.
22 Perbaikan Lahan Dengan
Teknologi Land Husbandry Untuk PUPT 1 (2017)
Meningkatkan Produktifitas Wijen
Di Lahan Sawah Sesudah Padi. Land Husbandry:
Stranas 2 (2015) Penggunaan Biochar Untuk

Pengendalian Lahan
Terdegradasi Dan

Meningkatkan Hasil Pada
Tanaman Ubikayu. PUPT 2

(2018)

Teknologi Teknologi Land
Konservasi Tanah Husbandry Untuk
Pertanian
dan AAir (KTA) Berkelanjutan

Teknologi Pemeliharaan Perakitan Teknologi Produksi Perbaikan Lahan Dengan Teknologi Land Husbandry:
Lahan (Land Husbandry) Ubikayu dan Pendugaan Indeks Land Husbandry Untuk Penggunaan Biochar Untuk
Berbasis Prakarsa Petani Mutu Tanah Dengan sistem Meningkatkan Produktifitas Wijen Di
Untuk Produksi Ubikayu Pemeliharaan Lahan (Land Lahan Sawah Sesudah Padi. Stranas Pengendalian Lahan
Secara Berkelanjutan Husbandry) PHB 2 (2013) Terdegradasi Dan Meningkatkan
3 (2016) Hasil Pada Tanaman Ubikayu.
(2010|)
PUPT 3 (2019)

Eny Dyah Yuniwa

3.1. Lokasi dan Waktu Peneli an

Penelitian dilakukan di lokasi lahan petani di daerah
Dampit, Malang Selatan. Penelitian dilaksanakan selama 3
tahun, mulai tahun 2017-2019.

3.2. Perlakuan Percobaan

Perlakuan percobaan yang dilakukan dalam penelitian
ini adalah 2 faktor yaitu pola tanam (ubikayu tunggal dan
tumpangsari ubikayu dengan jagung) dan penggunaan bahan
pembenah (tanpa bahan pembenah, pupuk kandang, dan
biochar yang dibuat dari pupuk kandang). Pupuk kandang
yang digunakan berasal dari petani setempat, dan biochar
dibuat dengan metoda yang dikembangkan oleh (Sukartono,
Kusuma, and Nugroho 2011). Tanaman akan ditanam pada
petak erosi yang berukuran 6 x 15 m dengan kemiringan
sekitar 9%. Pada bagian ujung bawah petak erosi dipasang
drum untuk mengumpulkan limpasan permukaan dan erosi.
Tanaman ubikayu ditanam dengan jarak tanam 1,0 x 1,0 m
dan tanaman jagung diantara barisan ubikayu dengan jarak
tanam 30 cm.

Limpasan permukaan dan erosi diamati setiap setelah
hari hujan. Sifat tanah yang diamati meliputi kandungan C,
N, P, K sebelum percobaan, setelah panen tahun pertama dan
tahun ke dua. Kandungan N, P, dan K dalam air limpasan
permukaan dan tanah tererosi juga di amati.

Variabel tanaman yang diamati meliputi berat kering
tanaman (saat panen) dan hasil tanaman. Pengambilan
sampel sifat fisik tanah dalam bentuk sampel ring tanah, sifat
kimia tanah dalam bentuk sampel agregat tanah komposit.
Pengamatan erosi tanah dalam drum penampung erosi tanah

23

Teknologi Biochar: Konservasi Lahan yang Terdegradasi

Analisis yang dilakukan adalah analisis hasil
tanaman,analisis sifat tanah dan erosi dan analisis statistik Uji
beda Nyata (BNT 5 %)

Beberapa sifat tanah dari tanah dan biochar yang
digunakan dalam percobaan ini disajikan pada tabel berikut:

Tabel 3.1. Beberapa sifat tanah dari tanah dan biochar dalam percobaan ini

Karakteristik biochar Biochar pupuk Biochar Tongkol
kandang Jagung
Water content (%) 10.10 9.65

Ph H2O 6.0 7.0
Sand (%)
C (%) 6.28 6.35
N (%)
P (%) 10.24 50.26
C/N 0.94 1.0
K (%) 0.62 0.75
Ca (%) 10.89 40.23
Na (%) 0.23 0.35
Mg (%) 0.65 0.85
CEC (cmol/kg) 0.35 0.54
0.41 0.45
12.3 14.78

24

BAB 4
BIOCHAR UNTUK KONSERVASI LAHAN AKIBAT

DEGRADASI LAHAN

HASIL PERCOBAAN menunjukkan bahwa aplikasi biochar
dapat memperbaiki sifat fisik dan kimia tanah dalam pola
tanam tumpang sari ubikayu dan jagung. Pada permulaan
aplikasi menunjukkan serapan hara yang berbeda, serapan
hara jagung lebih tinggi dari ubikayu, sebaliknya serapan
hara ubikayu lebih rendah dari pada serapan hara jagung.
Dalam parameter hasil panen, hasil panen ubikayu dan
jagung lebih tinggi pada aplikasi biochar daripada perlakuan
lainnya. Demikian juga pada serapan hara unsuk kalium
di ubikayu lebih tinggi dari jagung, sedangkan serapan
unsur nitrogen dan pospor kurang lebih sama. Pengelolaan
tanaman bisa menjadi simbiosis mutualisme antara ubikayu
dan jagung. Namun, ini hanya terjadi bila ada pengelolaan
tanaman yang tepat. Pengelolaan tanaman, seperti aplikasi
biochar, secara signifikan dapat memperbaiki sifat tanah,
sifat fisik dan sifat kimia tanah, bahkan serapan akar. Hasil
penelitian ini mengungkapkan bahwa pengelolaan yang
tepat dapat meningkatkan carbon organik tanah, berat isi
tanah dan stabilitas agregat tanah. Selain itu, peran perbaikan
kesuburan tanah, peningkatan serapan hara N, P, K, Ca, Mg
dan pertukaran kation

25

Teknologi Biochar: Konservasi Lahan yang Terdegradasi
Tabel 4.1. Sifat sifat tanah sebelum dan sesudah percobaan

perlakuan C NP K KTK BI Kemantapan KL KL
% tanah agregat 0-33 0-15MPa
kPa

% ppm Me/100g Me/ Mg/ mm %%
100g m3

Kontrol 1.14 0.09 11.61 1.61 12.5 1.31 2.04 32.32 21.25

M 0.78 0.06 10.97 1.63 12.3 1.30 1.46 25.46 20.78
MFB 0.87 0.07 10.85 1.70 12.7 1.29 1.56 24.40 20.19
MCcB 1.05 0.08 11.45 1.54 13.9 1.34 2.06 31.25 21.46
CS 1.25 0.08 9.76 1.60 13.8 1.32 1.98 32.54 20.96
CSFB 2.20 0.14 11.71 1.41 14.1 1.08 2.19 35.12 21.18
CSCcB 2.26 0.15 12.70 1.58 14.8 1.19 2.58 36.16 21.07

Pada gambar di bawah, kandungan carbon organik
meningkat dalam pemberian biochar, dan diikuti oleh
penurunan berat isi tanah. Biochar sebagai amandemen tanah
berfungsi sebagai pemasok caron organik, memperbaiki
unsur hara dan menurunkan berat isi tanah (Sukartono,
Nugroho, and Kusuma 2011)(Utomo et al, 2006).

26

Eny Dyah Yuniwa

Grafik pengaruh aplikasi biochar terhadap status
organic C dan Berat isi tanah

Tabel 4.2. Pengaruh aplikasi biochar terhadap sifat fisik tanah dalam pola tanam
monokultur dan tumpangsari

Perlakuan BI (g/cm3) Total ruang Pori Ketersediaan
pori(%) Drainase ruang pori (%)
M 0.74 c (%)
MFB 0.84 bc 55.54 c 6.52 cd
MCcB 0.88 c 59.32 cd 28.94 cd 7.61 c
CS 0.92 ab 60.31 bc 30.08 c 8.91 b
CSFB 0.91 ab 58.43 c 35.09 b 8.25 bc
CSCcB 0.95 a 63.21 b 33.22 bc 9.15 ab
65.62 a 9.36 a
35.41 b

37.61 a

Hasil percobaan yang disajikan pada tabel 4.2
menunjukkan bahwa aplikasi biochar sangat berpengaruh
terhadap sifat fisik tanah, berat isi tanah pada perlakuan
biochar tongkol jagung 0,95 g / cm3 dan biochar kotoran
ayam 0,91 g / cm3 pada pola tanam tumpangsari. Hal yang
sama untuk pola tanam monokultur jagung, aplikasi biochar
tongkol jagung lebih tinggi dari biochar kotoran ayam.
Hal ini sesuai dengan (Sukartono, Kusuma, and Nugroho
2011), aplikasi biochar kotoran ayam akan meningkatkan
kandungan bahan organik tanah dan menurunkan berat isi
tanah, sehingga tanah lebih longgar. Pengaruh aplikasi biochar
tongkol jagung, akan meningkatkan kapasitas pori tanah, luas
pori total 65,62% pada sistem pola tanam tumpangsari, dan
60,31% pada pola tanam monokultur. Hal ini menunjukkan
bahwa biochar dapat memperbaiki struktur tanah sehingga
ruang pori lebih banyak dan kapasitas ruang meningkat, dan
mempengaruhi ketersediaan air tanah. Pada kedua sistem
pola tanam, biochar memberikan pengaruh nyata terhadap
sifat fisik tanah, sehingga dapat mengurangi degradasi lahan
dan memperbaiki kesuburan tanah (Yuniwati et al. 2012).

27

Teknologi Biochar: Konservasi Lahan yang Terdegradasi

Tabel 4.3. Pengaruh aplikasi biochar terhadap sifat kimia tanah pada pola tanam
monoculture dan tumpangsari ubikayu dan jagung

Perlakuan pH N (%) P (ppm) K (me/100 KTK Ca Mg
g) (cmol/100 (cmol/100 g
M 5.80 0.11 5.59 12.3 g
MFB 6.26 0.14 6.13 0.20 12.7 2.22 1.37
MCcB 6.18 0.12 6.56 0.26 13.9 1.40
CS 6.01 0.12 5.04 0.7 13.8 2.38 1.42
CSFB 6.21 0.14 6.47 0.25 14.1 1.38
CSCcB 6.30 0.15 6.76 0.31 14.8 2.44 1.42
0.34 1.45
2.31

2.39

2.40

Selain meningkatkan carbon organik tanah, aplikasi
biochar juga menyebabkan peningkatan beberapa sifat tanah
(Tabel 4.3). PH tinggi pada pola tanam monokultur ubikayu
dengan aplikasi biochar 6,30 dan pola tanam monokultur
biochar kotoran ayam 6,26 disebabkan oleh penambahan
nutrisi organik dan tanah, seperti yang terlihat dari
perubahan pengamatan N, P, K, Ca dan Mg. Masing-masing
menunjukkan peningkatan dari kontrol, baik pada system
pola tanam monokultur atau pada sistem tanam tumpangsasi.
Ketersediaan hara yang tinggi, kapasitas tukar kation (KTK)
dalam setiap aplikasi biochar juga meningkat. Peningkatan
pH tanah setelah aplikasi biochar erat kaitannya dengan sifat
alkali bahan biochar. Konsentrasi nutrisi yang lebih tinggi
pada biochar jagung dan pupuk kandang berkontribusi
positif sebagai penambah tanah terhadap ketersediaan hara
tanah yang lebih baik. Namun, untuk menjaga efek biochar
yang baik, aplikasi biochar harus diberikan pada awal musim
dan penanaman pertengahan musim untuk efek yang lebih
lama. Meningkatkan nilai KTK tanah dengan penambahan
biochar tongkol jagung maupun biochar kotoran ayam
akan meminimalkan risiko pelindian kation seperti K +
dan NH4 +.Meningkatnya ketersediaan nutrisi dan KTK
dalam penelitian ini konsisten dengan hasil penelitian
sebelumnya (Sukartono, Kusuma, and Nugroho 2011; Utomo,
Sitompul, and Van Noordwijk 1992; Yamato et al. 2006).
Kadar permukaan negatif yang tinggi yang dihasilkan oleh

28

Eny Dyah Yuniwa

oksidasi gugus karboksilat dan fenolik pada permukaan luar
partikel dan luas permukaan biochar adalah penyebab utama
kapasitas adsorpsi kation tinggi biochar (Masulili, Utomo,
and Syechfani 2010) (Liang et al. 2006). Properti inilah yang
berkontribusi untuk menurunkan pelindian kation (Lehmann
et al 2009)

Gambar 4.1. Pengaruh biochar pada perlakuan monoculture dan tumpangsari pada
beberapa status hara makro

Biochar sebagai bahan amandemen tanah, sudah lama
tinggal di tanah, jadi penggunaan biochar sebagai penambah
tanah selain memperbaiki sifat fisiko-kimia tanah juga bisa
menjadi toko karbon yang baik. Penggayaan tanah karbon
melalui penambahan biochar memiliki efek positif pada
sifat kimia tanah seperti status hara tanah, N, P, K, Ca, Mg,
KTK, kandungan C-organik, air dan retensi nutrien (Masulili,
Utomo, and Syechfani 2010). Dengan meningkatnya unsur
hara dalam produksi ubikayu dan jagung dapat meningkat
pula seperti pada percobaan (Yuniwati, Utomo, and Howeler
2015).

29



BAB 5
BIOCHAR UNTUK PRODUKSI TANAMAN UBIKAYU

DAN JAGUNG

DARI HASIL pengamatan terdapat interaksi signifikan
dari sistem pola tanam dan aplikasi biochar, memberikan
pengaruh terhadap tinggi tanaman dan hasil panen. Tinggi
tanaman dan biomassa kering berpengaruh secara signifikan,
dengan aplikasi perlakuan biochar maupun biochar dengan
pertambahan unsur nitrat. Dari data yang disajikan pada tabel
1 menunjukkan bahwa pengamatan 15 hari setelah tanam,
tidak berpengaruh signifikan terhadap berat jagung, Namun,
mulai 30 hari pengamatan, aplikasi biochar berpengaruh
signifikan meningkatkan pertumbuhan jagung. Aplikasi
biochar saja akan menaikkan tinggi tanaman pada umur
pengamatan 30 dan 45 hari setelah tanam. Tetapi penggunaan
biochar dan nitrat secara bersama sama akan meningkatkan
tinggi tanaman.

31

Teknologi Biochar: Konservasi Lahan yang Terdegradasi

Tabel 5.1. Pengaruh penggunaan biochar pada tinggi tanaman

Perlakuan Tinggi tanaman beberapa hari setelah tanam (cm)
Control 15 30 45 60 75

31.5 a 54.6 ab 118.4ab 145.2 a 163.2 a

Nitrogen 29.7 a 65.6 b 129.4 b 188.6 b 205.4 b

biochar 30.4 a 48.6 a 110.7 a 140.6 a 165.2 a
biochar + N 31.4 a 67.6 b 146.7 c 206.7 c 220.6 c

*) notasi yang sama pada kolom yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata pada
(p=0.05)

Penggunaan nitrat meningkatkan berat kering biomass
(Tabel 5.3). Hal ini juga berpengaruh terhadap pengaruh
tinggi tanaman (Tabel 5.2). Pemahaman ini menunjukkan
bahwa penggunaan nitrat dalam tanah tidak cukup
berpengaruh terhadap pertumbuhan jagung. Sama dengan
pengaruh pada tinggi tanaman(Tabel 5.2), aplikasi biochar
menaikkan tinggi tanaman pada umur pengamatan 30 dan
45 hari setelah tanam. Seperti yang di kemukakan oleh (Doan
et al. 2015), Khan dan Huq (2014), yang mengatakan bahwa
aplikasi biochar meningkatkan populasi bacteria tanah dan
aktivitasnya. Peningkatan populasi bakteri dan aktivitas
akan meningkatkan kompetisi nitrogen antara jagung dan
ubikayu. Di dalam tanah kandungan nitrat terbatas yang
digunakan untuk percobaan, dengan adanya tambahan nitrat
dalam biochar, persaingan ini akan memiliki efek positif pada
pertumbuhan jagung, terutama pada fase pertumbuhan awal.
Pertambahan tinggi tanaman secara signifikan terjadi pada
umur tanaman 30 hari ke atas.

32

Eny Dyah Yuniwa

TabeL 5.2. Pengaruh biochar terhadap produksi berat kering tanaman

Perlakuan Produksi Biomass beberapa hari setelah tanam (cm)
Control 15 30 45 60 75
Nitrogen 0.03 a 0.35 a 1.05 b 2.30 a 2.34 a
0.05 a 0.54 b 1.46 c 3.46 b 3.96 b
PLbiochar + N
0.03 a 0.28 a 0.90 a 2.35 a 2.40 a

CCbiochar + N 0.04 a 0.58 b 1.58 d 3.70 c 4.85 c

*) notasi yang sama pada kolom yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata pada
(p=0.05)

Bila nitrat tanah cukup, penambahan biochar lebih jauh
meningkatkan efek positif pemupukan nitrogen. Fenomena ini
menunjukkan bahwa penambahan biochar dalam perlakuan
nitrogen membuktikan bahwa biochar meningkatkan efek
pemupukan nitrogen. Dengan kapasitas penularan kation
yang tinggi, biochar akan membantu retensi nitrogen (Doan et
al. 2015), dan ini akan meningkatkan kemungkinan nitrogen
yang diterapkan dapat dimanfaatkan oleh jagung. Fenomena
ini dapat dilihat pada perlakuan biochar di tambah nitrat,
menghasilkan tinggi tanaman dan biomassa kering yang
relative tinggi. dibandingkan dengan perlakuan nitrogen
saja. Selanjutnya, pada umur pengamatan 74 hasi setelah
tanam menunjukkan produksi biomassa yang signifikan
pengembangannya di banding tinggi tanaman dan biomassa
kering di tanah berbasis biochar + nitrogen terjadi lebih cepat
daripada perlakuan lainnya.

Hasil penerapan nitrogen, biochar dan biochar + N pada
pertumbuhan jagung lebih banyak diucapkan jika dilihat
dari sudut pandang Tanaman Rentang Pertumbuhan (CGR)
(Tabel 5.3). Semua perlakuan jagung menunjukkan pola
pertumbuhan yang sama, namun dengan berbeda. Kecepatan
perkembangan tanaman meningkat hingga 75 hari setelah
tanam dan kemudian menurun karena jagung akan menjadi

33