Peran Biochar dalam Meningkatkan Pertumbuhan Tanaman dan Mengurangi Pencucian Nitrogen

Ilmu Lingkungan Total 701 (2020) 134424

Daftar isi tersedia diSains Langsung

Ilmu Lingkungan Total

beranda jurnal: www.elsevier.com/locate/scitotenv

Urea terikat biochar meningkatkan pertumbuhan tanaman dan mengurangi pencucian nitrogen Wei Shi

A,B

, Yanyan Ju

A

, Rongjun Bian

A,B

, Lianqing Li

A,B

, Stefanus Joseph

A,C,D

, David RG

Mitchell

^e

, Paul Munroe

^C

, Sarasadat Taherymoosavi

^C

, Genxing Pan

^A,⇑

AInstitut Sumber Daya, Ekosistem dan Lingkungan Pertanian, dan Pusat Biochar dan Pertanian Hijau, Universitas Pertanian Nanjing, Nanjing 210095, Tiongkok

BPusat Inovasi Kolaboratif Jiangsu untuk Pemanfaatan Sumber Daya Sampah Organik Padat, Universitas Pertanian Nanjing, 1 Weigang, Nanjing 210095, Tiongkok CSekolah Sains dan Teknik Material, Universitas NSW, Kensington, NSW 2052, Australia

DISEM dan Sekolah Fisika, Universitas Wollongong, Wollongong, NSW 2522, Australia

ePusat Mikroskop Elektron, Gedung AIIM, Kampus Inovasi, Universitas Wollongong, Squires Way, Wollongong Utara, NSW 2517, Australia

highlight grafisabstrak

-N dari urea terikat kuat oleh permukaan biochar yang difungsikan.

- Komposit biochar-mineral urea mengurangi pencucian N dalam tanah.

-Komposit biochar-mineral urea lebih efektif dalam retensi

NH+4-N.

-Komposit biochar-mineral urea meningkatkan pertumbuhan akar jagung dan efisiensi penggunaan N.

info artikel abstrak

Sejarah artikel:

Diterima pada 29 Juli 2019

Diterima dalam bentuk revisi 9 September 2019 Diterima 11 September 2019

Tersedia online 12 September 2019

Penggunaan pupuk N yang berlebihan, yang paling umum adalah urea, telah menjadi perhatian serius karena merupakan sumber utama radiasi N (Nr) yang menimbulkan dampak buruk terhadap lingkungan melalui pencucian, penguapan, dan N.2

O emisi dari lahan pertanian yang dipupuk. Telah diketahui bahwa biochar dapat meningkatkan retensi N dan efisiensi penggunaan oleh tanaman di lahan pertanian yang telah diubah. Dalam penelitian ini, komposit biochar-mineral urea granular (Bio-MUC) diperoleh dengan mencampurkan urea dengan biochar limbah hijau yang dilengkapi dengan mineral lempung bentonit dan sepiolit. Bahan Bio-MUC ini terlebih dahulu dikarakterisasi melalui analisis mikroskopis dengan FTIR, SEM-EDS dan STEM, selanjutnya diuji pelindian N dalam air pada percobaan kolom dan pasokan N untuk jagung dalam budidaya pot, dibandingkan dengan pupuk urea konvensional (UF). Analisis mikroskopis menunjukkan pengikatan urea N pada permukaan partikel biochar dan mineral lempung pada komposit Bio-MUC. Dalam pencucian

Editor: Daniel CW Tsang

Kata kunci:

biochar Urea N rilis

Mineral tanah liat

Pupuk komposit

Lahan pertanian kering

percobaan selama 30 hari, pelepasan N kumulatif sebagai NH+ 4-N dan karbon organik terlarut (DOC) signifikan- jauh lebih kecil sebesar >70% dan 8% dari Bio-MUC dibandingkan dari UF. Dalam budidaya pot dengan jagung yang ditanam selama 50 hari, total tunas segar meningkat sebesar 14% tetapi akar segar sebesar 25% di bawah Bio-MUC dibandingkan dengan UF. Studi ini menunjukkan bahwa N dalam Bio-MUC menunjukkan pelepasan yang lambat di dalam air namun mendorong pertumbuhan jagung di dalam tanah, dibandingkan dengan urea konvensional. Efek tersebut terutama dapat dikaitkan dengan retensi N melalui pengikatan pada biochar/permukaan mineral dan sebagian lagi oleh ikatan karbon urea dengan biochar dalam Bio-MUC. Oleh karena itu, biochar dari limbah pertanian dapat digunakan untuk mencampur urea sebagai pengganti urea organo/mineral

Singkatan:Bio-MUC, komposit biochar-mineral urea; UF, pupuk Urea; BCF, pupuk majemuk campuran Biochar; DOC, Karbon organik terlarut; DON, Nitrogen organik terlarut; TDN, Total nitrogen terlarut.

⇑Penulis koresponden di: Institut Sumber Daya, Ekosistem dan Lingkungan Pertanian, Universitas Pertanian Nanjing, 1 Weigang, Nanjing, Jiangsu 210095, Tiongkok.

Alamat email:gxpan@njau.edu.cn,pangenxing@aliyun.com (G.Pan).

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.134424 0048-9697/- 2019 Penulis. Diterbitkan oleh Elsevier BV

Ini adalah artikel akses terbuka di bawah lisensi CC BY (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

mineral urea sehingga dapat mengurangi penggunaan N dan berdampak pada Nr global. Tentu saja, bagaimana biochar yang dikombinasikan dengan urea akan berdampak pada proses N dalam sistem tanaman tanah memerlukan studi lapangan lebih lanjut.

- 2019 Penulis. Diterbitkan oleh Elsevier BV Ini adalah artikel akses terbuka di bawah lisensi CC BY (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

1. Perkenalan (Pan dkk., 2015). Sedangkan amandemen biochar membantu

memperlambat pelepasan N dari tanah yang dipupuk dengan bahan kimia NH4Cl di tanah pertanian (Wen dkk. 2017), biochar kayu dapat bereaksi dengan urea N dalam larutan urea dengan panas dan memperlambat pelepasan N karena peningkatan retensi permukaan amonium pada biochar (Manikandan dan Subramanian, 2013). Nutrisi kimia dapat dicampur secara mekanis dengan tanah liat bentonit dan biochar untuk menghasilkan pupuk majemuk campuran biochar pada kondisi sekitar (Yusuf dkk., 2013). Dengan teknologi biochar yang direkayasa, biochar, tanah liat, dan bahan kimia dicampur tetapi direaksikan dalam lingkungan uap untuk menghasilkan komposit granular yang kuat dari pupuk majemuk biochar-mineral (BCF) (Pan dkk., 2017). Pencampuran uap dapat menyebabkan pembentukan agregat organo-mineral, memungkinkan N berikatan dengan matriks karbon biochar (Yusuf dkk., 2013). Di sisi lain, bentonit telah sering diaplikasikan sebagai mineral lempung untuk mencampur bentuk kimia N sehingga dapat melindungi struktur dan kekuatan mekanik pupuk granular campuran biochar (Wei, 2017). Padahal, sepiolit telah banyak digunakan sebagai pengikat mineral bahan kimia, polutan organik, dan logam berat di tanah (Mohammadi dkk., 2019; Qin dkk., 2019). Dengan struktur saluran mirip zeolit, sepiolit dikenal sebagai gel untuk suspensi dan juga pengikat dalam pembuatan pupuk, karena adsorpsi mineral dan senyawa organik yang kuat ke permukaannya ( Frost dkk., 1998). Oleh karena itu, kedua mineral ini dapat dianggap sebagai agen mineral yang mendorong agregasi biochar dan urea ketika bereaksi, dan memberikan adsorpsi tambahan untuk lebih meningkatkan retensi N dalam pupuk majemuk yang dihasilkan.

Dalam penelitian ini, dengan menggunakan biochar kayu sebagai pembawa basal dan sepiolit serta bentonit sebagai pengikat mineral, menguji 2 hipotesis: (1) retensi N dari urea dapat ditingkatkan melalui reaksi dan adsorpsi permukaan dalam urea yang dicampur biochar; dan (2) Pelepasan N dapat dikurangi namun pasokan untuk pertumbuhan tanaman dapat ditingkatkan dengan penerapan senyawa urea yang telah disiapkan. Studi ini bertujuan untuk memberikan wawasan apakah campuran urea biochar dapat digunakan sebagai alternatif pengganti urea kimia untuk mengurangi kehilangan N akibat pencucian namun juga untuk meningkatkan nutrisi N pada tanaman di bidang pertanian.

Pemupukan N yang berlebihan di bidang pertanian telah dikhawatirkan sebagai sumber utama radiasi N (Nr), yang menyebabkan masalah lingkungan yang parah terhadap kualitas air dan dinitrogen oksida (N).2HAI) emisi (Ju dkk., 2006). Pupuk nitrogen dikonsumsi sebanyak 33 juta ton per tahun di pertanian Tiongkok (Huang, 2014) namun berkontribusi sebesar 72% terhadap total masukan nitrogen di ekosistem darat Tiongkok (Zhang dkk., 2013). Khususnya, N. tahunan2O emisi dari lahan pertanian yang dipupuk di Tiongkok berkontribusi rata-rata sebesar 24% terhadap total global selama tahun 2007–2016 (Yue dkk., 2019). Efisiensi penggunaan N yang rendah (sekitar 30–40%) namun berisiko tinggi akibat pencucian N, penguapan dan N2O emisi N dalam pupuk juga telah banyak ditangani sebagai isu global Nr, yang menantang kelestarian lingkungan global ( Gonzalez dkk., 2015). Oleh karena itu, mengurangi pelepasan N namun meningkatkan pemanfaatan pupuk N oleh tanaman telah menjadi tuntutan prioritas pertanian berkelanjutan secara global.

Biochar telah dikenal sebagai produk padat dekomposisi termal biomassa dalam lingkungan terbatas oksigen (Lehmann dan Joseph, 2015). Di bawah pirolisis yang biasanya pada suhu 350–600 -C, biochar diproduksi sebagai bahan arang dengan bahan organik dari limbah bio sebagian besar diubah menjadi karbon bandel dan luas permukaan serta porositas meningkat pesat, membantu mempertahankan unsur hara, terutama N, dalam tanah dan larutan dan (Bian dkk., 2016; Jaafar dkk., 2015; Jindo dkk., 2014; Joseph dkk., 2010; Lehmann dan Joseph, 2015, Li dkk., 2018a). Namun, kapasitas retensi N oleh biochar dapat bervariasi tergantung bahan baku dan suhu pirolisis yang digunakan untuk produksi biochar (Li dkk., 2018b). Di Tiongkok, limbah hayati pertanian semakin direkomendasikan untuk diproduksi, melalui sistem pirolisis yang direkayasa, biochar yang memiliki karbon stabil tinggi dan porositas berukuran nano serta kapasitas retensi kelembaban dan nutrisi (Pan dkk., 2017). Dengan meningkatnya ketersediaan P dan K serta Si namun berkurangnya ketersediaan logam yang berpotensi beracun dan hilangnya bahan kimia obat atau antibiotik, biochar ini telah banyak diterapkan sebagai bahan pembenah tanah, seringkali dengan laju antara 20 dan 50 ton per hektar.^-1, untuk meningkatkan kesuburan tanah dan produksi tanaman dan untuk melumpuhkan logam berat serta meningkatkan penyerapan karbon tanah (Bian dkk., 2014; Liu dkk., 2019).

Penerapan biochar dalam jumlah besar di lahan (terutama tanaman serealia) dengan cara mendaur ulang limbah hayati tidak dapat memberikan laba atas investasi yang positif di bidang pertanian (Clare dkk., 2014, 2015).

Sebaliknya, produk biochar yang ditingkatkan fungsinya dalam jumlah kecil dapat menjadi solusi berbiaya rendah namun memiliki efisiensi tinggi seperti nano-biochar baru untuk mengatasi kontaminasi logam dalam tanah (Li dkk., 2019). Demikian pula, penggunaan biochar dalam jumlah kecil untuk memadukan unsur hara kimia menunjukkan peningkatan efisiensi agronomi unsur hara dan peningkatan pertumbuhan tanaman, sehingga berpotensi mengubah paradigma pupuk mineral menuju pertanian hijau dengan munculnya teknologi pupuk majemuk berbasis biochar (BCF) (Yusuf dkk., 2013). BCF tersebut dapat memberikan pendapatan bersih melalui peningkatan hasil namun mengurangi penggunaan pupuk kimia dan emisi gas rumah kaca (Qian dkk., 2014; Zheng dkk., 2017).

Urea telah digunakan sebagai pupuk N kimia konvensional, memasok 67% dari total N di pertanian Tiongkok (Zhang dkk., 2013). Mengurangi pelepasan N sambil mempertahankan nutrisi N tanaman akan menjadi tuntutan prioritas bagi teknologi biochar dalam pertanian hijau Tiongkok

2. Bahan-bahan dan metode-metode

2.1. Bahan

Biochar dalam penelitian ini diproduksi melalui pirolisis limbah hijau perkotaan yang dikumpulkan dari taman vegetasi di Kota Nanjing. Terdiri dari ranting-ranting mati, daun-daun, potongan pohon dan potongan rumput, sampah hijau yang dikumpulkan dihancurkan menjadi potongan- potongan dengan diameter <2 cm, dikeringkan di udara dan

dihomogenisasi. Pirolisis dilakukan dalam tanur putar dalam lingkungan terbatas oksigen pada suhu berkisar 450–550 , dengan waktu tinggal 50 ± 10 menit (Zhang, 2018). Dengan teknologi pirolisis tersebut, setiap ton biomassa kering rata-rata menghasilkan 246,3 kg biochar. Sebagian biochar curah digiling hingga lolos saringan 20 mesh dan dihomogenisasi sebelum digunakan untuk mencampur pupuk. Biochar adalah bahan padat basa lunak gelap (pH dalam air 10,1) dengan kapasitas tukar kation (KTK) sebesar 7,4 cmol kg-1. Mengandung karbon organik (OC) sebesar 607,9 g/kg-1, jumlah N sebesar 12,2 g/kg-1, total P sebesar 4,3 g/kg-1dan total K sebesar 15,6 g/kg-1dengan kadar abu 17,0%. Partikel biochar memiliki kepadatan pengisian 0,28 g cm-3, seorang Brunauer-Emmet-Teller

(BET) luas permukaan 9,22 m2G-1dan volume mikropori 0,01 cm3G-1( Gambar.S1).

Mineral lempung bentonit dan sepiolit disediakan sebagai produk bubuk komersial (ukuran partikel <2Mm) oleh Shanghai Ryon Biological Technology CO., Ltd. Masing-masing bentonit dan sepiolit, sifat utamanya adalah: pH (H2O) sebesar 10,1 dan 9,3, KTK 1,0 dan 18,0 cmol kg-1, kepadatan curah 2,65 dan 1,75 g cm-3. Dibeli dari Xilong Scientific CO., Ltd, bahan kimia urea bekas mengandung N sebesar 46% dan OC sebesar 20%. Semua bahan ini digiling hingga lolos saringan nilon 1,0 mm dan dihomogenisasi sebelum digunakan.

Cuka kayu disediakan oleh Nanjing Qinfeng Straw Biomass Technology Co Ltd. Bahan ini merupakan produk samping pirolisis residu jagung dalam tanur putar bebas oksigen pada suhu 450 -C. Hasil dari kondensasi gas organik yang menguap selama pirolisis, larutan disaring untuk menghilangkan pengotor tar dan partikulat dan disimpan dalam tangki gelap tertutup sebagai stok cuka kayu. Sifat utama cuka kayu yang digunakan adalah: pH 4,1, konduktivitas listrik 8,7 ms cm-1, dan unsur hara mineral N, P dan K masing-masing sebesar 2,6 g L-1, 36,8 mg L-1, dan 268 mg L-1.

Tanah yang digunakan untuk percobaan dikumpulkan dari lapisan atas tanah di sebuah peternakan yang terletak di desa Xuji (34-040N, 116-930E), Distrik Duji, Kotamadya Huaibei, Provinsi Anhui, Tiongkok. Tanah dikeringkan di udara, digiling hingga lolos saringan 1 mm dan kemudian dihomogenisasi. Tanah memiliki pH (H

2O) sebesar 8,0, kandungan OC sebesar 11,35 g/kg-1, jumlah N sebesar 0,98 g/kg-1, dan P dan K tersedia masing-masing sebesar 14,6 dan 120,3 mg/kg-1, serta massa jenisnya 1,37 g cm-3.

perawatan dilakukan dalam rangkap tiga. Air sulingan ditambahkan ke kolom sesuai kapasitas lapang tanah agar tanah stabil selama 1 hari sebelum pencucian.

Untuk uji pelindian, tanah kolom diairi dengan air suling (100 ml setiap kali) pada laju aliran 3,0 ml min--1menggunakan wadah yang dikendalikan oleh katup jarum yang dipasang pada bagian atas kolom ( Gambar.S3). Pencucian dilakukan pada hari ke 1, 3, 5, 10, 15 dan 30 setelah pemberian pupuk dan air lindi dikumpulkan masing-masing dalam botol kaca 250 ml setelah pencucian. Semua lindi yang dikumpulkan disaring melalui filter nilon 0,45 um dan disimpan dalam lemari es di tempat gelap pada suhu 4 -C sebelum dianalisis. Percobaan pelindian dilakukan pada suhu 25 ± 2 -C dengan kelembaban relatif 65% di rumah kaca dalam kampus universitas penulis.

2.4. Percobaan pot untuk pertumbuhan jagung

Untuk budidaya jagung dalam pot, tanah uji diayak hingga lolos ayakan 20 mesh dan dihomogenisasi. Tanah seberat 5,0 kg ditimbang ke dalam pot plastik yang berdiameter 28 cm dan tinggi 35 cm. Perlakuan yang diberikan meliputi tanah kontrol (CK) tanpa pemupukan, tanah dengan urea konvensional (UF) sebanyak 1,00 g per pot dan tanah dengan biochar urea (Bio-MUC) sebanyak 2,85 g per pot. Di semua pot yang telah dipupuk, jumlah pupuk uji (0,46 g N setiap pot) ditimbang secara tepat dan dicampur seluruhnya dengan tanah sebelum dimasukkan ke dalam pot. Selain itu, 1,00 g KH2PO4dicampur ke tanah di setiap pot di seluruh perlakuan. Dua bibit jagung kultivar Ludan 9088 ditempatkan pada tanah sedalam 2 cm di dalam pot. Tujuh hari setelah perkecambahan, sisa satu tanaman di setiap pot dan biarkan tumbuh selama 50 hari, dari 04-07-2018 hingga 024-08-2018.

Perlakuan dilakukan dalam rangkap tiga dan semua pot disusun dalam rancangan acak kelompok lengkap. Selama pertumbuhan jagung, seluruh pot dibasahi sesuai kapasitas lapang (jumlah air maksimum yang dapat ditampung tanah), yang diimbangi dengan air keran, dalam selang waktu 5 hari selama 50 hari masa tanam.

Pertumbuhan jagung dipertahankan di bawah 16 jam cahaya tambahan per hari tetapi suhu siang hari berkisar antara 20–30 -C selama seluruh periode pertumbuhan. Percobaan pot juga dilakukan di rumah kaca di dalam kampus universitas.

2.2. Pembuatan komposit biochar-mineral urea

Pembuatan komposit biochar-mineral urea pada dasarnya adalah sebagai berikutLiu (2016), menggunakan rasio massa

mineral:biochar:urea sebesar 9:5:10 sedangkan bentonit:biochar menjadi 12:10. Untuk melakukan ini, sebagian bahan yang disebutkan di atas, 10,0 g urea, 5,0 g biochar, 6,0 g bentonit, dan 1,5 g sepiolit masing-masing ditimbang, dicampur seluruhnya, dan dihomogenisasi ke dalam wadah plastik. Campuran yang dibasahi dengan air suling diaduk perlahan hingga membentuk pelet agregat. Tambahkan lagi 1,5 g sepiolit ke dalam cawan dan aduk lagi sampai semua bahan

tambahan tercampur sempurna dan stabil sebagai butiran agregat yang kokoh. Cuka kayu dalam volume tertentu yang diencerkan sebanyak 200 kali (kira-kira proporsi massa 10% terhadap bahan butiran yang terbentuk) disemprotkan secara merata ke butiran sampai lembab. Selanjutnya, butiran lembab yang dihasilkan dikeringkan dalam oven pada suhu 60 -C selama 3 jam dan disimpan sebagai stok komposit urea campuran biochar (Bio-MUC) untuk pengujian lebih lanjut. Seperti yang ditunjukkan diGambar.S2Bahan Bio-MUC yang diperoleh berupa butiran hitam berdiameter 2–3 mm dan kekerasan 14,06 N, mengandung OC 20,0%, N total 16,10%, K total 0,36%, dan P total 0,07% serta Ca dan Mg masing-masing sebesar 1,5% dan 2,8%.

2.5. Karakterisasi bahan

Karakterisasi biochar dalam hal analisis proksimat dilakukan sesuai dengan American Society for Testing and Materials (ASTM) D 1762–84 yang direkomendasikan untuk arang kayu (Antal dan Grønli, 2003). PH biochar dalam air diukur setelah 1 jam pengadukan suspensi biochar/

air sesekali (1:20, b/v). Biochar KTK diukur dengan 1 M amonium asetat

Tabel 1

Analisis spektroskopi fotoelektron sinar-X gugus fungsi Bio-MUC.

2.3. Percobaan kolom pelindian N

Eksperimen kolom (Gambar.S3) dirancang untuk menguji pencucian N dari Bio-MUC, menggunakan kolom plastik berdiameter 5 cm dan tinggi 25 cm. Kolom plastik di bagian bawah dipasang dengan lembaran nilon 100 mesh, yang memiliki tiga lubang kecil untuk memungkinkan drainase. Di setiap kolom, 20 g pasir kuarsa yang telah dicuci dengan asam disebarkan secara merata ke bagian bawah, di mana 150 g tanah uji, yang dijelaskan dalam Bagian 2.1, dimasukkan ke dalam kolom hingga ketinggian sekitar 10 cm, sebelum diolah.

Perlakuan pengujian ini meliputi tanah tanpa pupuk sebagai kontrol (CK), tanah dengan pupuk urea (UF) sebanyak 0,04 g per kolom dan tanah dengan Bio-MUC sebanyak 0,11 g per kolom (kadar N sama dengan UF). Untuk perlakuan, jumlah pupuk uji ditimbang dan diletakkan di atas tanah dalam sebuah kolom, lalu ditambahkan 100 g tanah lagi secara merata dan akhirnya ditutup dengan 20 g pasir kuarsa lagi. Semua

Nama puncak Mengikat energi (eV)

Kelompok fungsional Proporsi relatif

(pada. %)

C1s A C1s C C1s D C1s E N1s A N1s B K2p3 A Ca2s Mg1s Na1s O1 S2p Si2pAl2p

284,75 287,75 286.52 289.54 400.23

CAC/CAH/C@C

BERSAMA CAHAI

O@CAOH atau O@CANNA BERSAMA

19.7 1.3 6.0 4.8 0,2

398.37 NHC@O/NH2AC 6.5

293,79 439.37 1304.19 1072.34 532.43 168.25 103.14 74,98

0,31.1 2.0 1.5 41.8 0,45 10.93.3

metode (Percikan dkk., 1996). Analisis kimia rasional lainnya dilakukan mengikuti prosedur tanah.

Spektroskopi inframerah transformasi fourier (FTIR) digunakan untuk mengkarakterisasi komposisi organik umum untuk biochar dan Bio-MUC. Bahan-bahan tersebut dicampur dengan KBr dan dipres menjadi pelet. Spektrum serapan pelet ini tercatat antara 4000 dan 500 cm-1menggunakan spektrofotometer Nicolet 6700 (Thermo Scientific, USA) rata-rata seratus pemindaian dalam resolusi 4 cm-1. Untuk lebih membedakan gugus fungsi, analisis spektrum turunan kedua dari spektrum dilakukan menggunakan perangkat lunak OMNIC (Rieppo dkk., 2012).

Spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS) juga dilakukan pada butiran Bio-MUC. Satu partikel Bio-MUC terpilih masing-masing sebelum dan sesudah pencucian selama 30 hari dalam percobaan kolom diperiksa menggunakan mikroskop elektron pemindaian (SEM – Hitachi SU8010), dilengkapi dengan spektrometer sinar-X dispersif energi Bruker (EDS).

Partikel-partikel tersebut dipasang pada rintisan Al dan dilapisi dengan Au. Untuk memberikan analisis kristalografi dan mikrokimia yang terperinci, baik mikroskop elektron transmisi (TEM) dan pemindaian mikroskop elektron transmisi (STEM) dilakukan menggunakan JEOL ARM200F. Daerah dekat permukaan butiran dianalisis dengan spektroskopi kehilangan energi elektron (EELS) dan EDS.

Gambar 1.Spektrum FTIR (a) dan spektrum turunan kedua (b, c) dari biochar dan Bio-MUC.

Gambar 2.Analisis SEM butiran Bio-MUC menunjukkan: a) gambaran elektron sekunder (SE) permukaan butiran. b) Gambar SE detail menunjukkan sepiolit (kristal tipis) di sekitar partikel bentonit yang jauh lebih kasar; c) Spektrum EDS dari a). Puncak intens (Au/P) sebagian besar disebabkan oleh lapisan konduktif emas; d) distribusi N ke seluruh mineral dan fase karbon.

Struktur internal butiran Bio-MUC menunjukkan: e) gambar elektron sekunder (SE) dari fragmen biochar yang terbungkus mineral kaya N; f) Gambar SE kristal urea berbentuk kuboid yang dikelilingi oleh sejumlah mineral. Fragmen biochar menghilangkan Bio-MUC setelah pengujian pelindian kolom: g) Gambar elektron sekunder (SE) dari pori biochar; h) N peta EDS g) dan i) spektrum EDS g).

2.6. Analisis kimia mineral, tanah, pupuk dan tanaman

Pengukuran sifat fisika-kimia dasar mineral lempung dan tanah, termasuk pH, KTK dan/atau EC, serta kandungan OC, N, P, K dan/atau total abu, dilakukan sebagai berikut:Lu (1999). Namun untuk urea dan Bio-MUC, kandungan OC dan total N diukur menggunakan metode yang direkomendasikan oleh standar pupuk Tiongkok (GB/T 8572-2010) sedangkan kandungan P, K, Ca dan Mg diukur menggunakan

spektrometri massa plasma berpasangan induktif. (ICP-MS). Selain itu, kekuatan butiran Bio-MUC diukur menggunakan granulometer (KQ-2, Particle Strength Tester, Nanjing Kehuan Analytical Instrument Co. Ltd, 2017).

Konsentrasi NH+ 4-N dan TIDAK3--N dalam lindi sedikit- dipastikan masing-masing dengan spektrofotometri ultraviolet dan spektrofotometri tampak (Lu, 1999). Total OC dan N lindi diukur dengan penganalisis unsur C/N (Jena multi N/C 3100, Jerman, 2010).

Analisis tanaman dilakukan hanya terhadap sampel jagung yang dikumpulkan pada akhir percobaan (Penanaman selama 50 hari). Kandungan klorofil daun ditentukan menggunakan SPAD 502 m (Minolta Corporation, Jepang). Tinggi dan diameter batang tanaman jagung diukur dengan menggunakan pita pengukur dan jangka sorong. Biomassa segar tanaman diukur berdasarkan berat saat panen dan biomassa kering ditentukan setelah pengeringan oven pada suhu 105 -C selama 3 jam dan selanjutnya pada suhu 80 -C selama 6 jam. Sampel akar yang telah dicuci dianalisis karakter akarnya.

Gambar 4.Data eksperimen pelindian dalam kolom untuk laju pelepasan N kumulatif UF dan Bio-MUC.

karakteristik menggunakan WinRHIZO Pro. Akar dibilas dan dipindai dalam nampan berisi air suling menggunakan pemindai desktop Epson 1670 pada 600 dpi. Data WinRHIZO digunakan untuk menghitung sifat-sifat akar,

Gambar 3.a) Gambar HAADF; b) spektrum EDS dari a); c) C K-edge EELS dari berbagai area biochar.

Gambar 6.Karbon organik terlarut (DOC) dalam lindi dari uji pelindian kontrol (CK), pupuk urea (UF) dan tanah yang diolah dengan biochar-mineral urea komposit (Bio-MUC).

2.7. Perawatan data dan analisis statistik

Data pengukuran dinyatakan sebagai mean dan deviasi standar dari sampel rangkap tiga. Semua data diolah dengan software excel 2016.

Analisis statistik dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak SPSS 19.0 dan Origin 9.0. Perbedaan antar perlakuan diperiksa dengan ANOVA satu arah, dengan signifikansi ditentukan padahal <0,05.

3. Hasil dan diskusi 3.1. Struktur Bio-MUC

Hasil XPS dari gugus fungsi utama dan elemen dalam Bio-MUC yang diperoleh diberikan dalamTabel 1. Gugus fungsi C utama dalam Bio- MUC adalah aromatik dan alifatik (62%), diikuti oleh CAIkatan O (19%, termasuk fenolik, ester dan alkohol) dan asam karboksilat/

karboksamida (15%), namun proporsi keton/aldehida jauh lebih kecil (4%). Puncak tertinggi NHC@O/NH2AC dapat menunjukkan reaksi urea dengan beberapa senyawa organik dalam biochar (Yusuf dkk., 2013).

Kandungan Si yang tinggi berasal dari silikat pada mineral lempung dan, dalam jumlah kecil, pada biochar induk (Liu dkk., 2014).

Spektrum FTIR sampel disajikan dalamGambar 1. Dibandingkan dengan biochar induk, spektrum Bio-MUC menunjukkan peningkatan intensitas pada bilangan gelombang yang lebih tinggi dan lebih rendah. Pada daerah bilangan gelombang tinggi 4000–1800 cm-1( Gambar 1a), Bio-MUC memiliki intensitas puncak terkait N yang lebih besarAH dan/atau OAH (~3500cm-1) terutama yang berukuran 3620 cm

-1berhubungan dengan vibrasi ulur AlAOH dan MgAOH dari bentonit dan sepiolit. Turunan kedua dari spektrum (Gambar 1b) menyoroti konsentrasi N tidak terikat yang lebih tinggiAH puncak regangan pada 3467 cm-1–3399cm-1di Bio-MUC (Yusuf dkk., 2013). Spektrum turunan kedua dari Bio-MUC (Gambar 1c), menunjukkan intensitas regangan karbonil (C@O) yang tinggi pada kisaran 1642– 1652 cm-1dikaitkan dengan kelompok amino, yang terlihat jelas pada hasil XPS (Tabel 1). Ini menunjukkan reaksi C@O yang terdeteksi dalam biochar dengan NAH2

dari urea dalam komposit yang terbentuk. Terjadi perpindahan NAH2

deformasi (pada 1468 cm-1, 1409 cm-1) dalam biochar hingga 1476 cm-1

di Bio-MUC, sekali lagi menunjukkan reaksi antara urea dan biochar.

FTIR Bio-MUC pada 1100–1000 cm-1disajikan CAWahai bentangan mobil-

Gambar 5.Pelepasan N kumulatif diukur dari percobaan pelindian kolom untuk kontrol (CK), pupuk urea (UF) dan biochar-mineral urea komposit (Bio-MUC) sebagai fungsi waktu pencucian. Plot ditampilkan untuk: a) NH+ 4; b) TIDAK-3; c) bahan organik terlarut nitrogen (TIDAK).

morfologi (kelas diameter akar) dan topologi (yang mengukur pola percabangan akar). Analisis tanaman N, P dan K dilakukan mengikuti prosedur yang dijelaskan olehLu (1999).

bohidrat/polisakarida. Puncaknya pada 1030, 930, 880, 780, 690, 560 dan 463 cm-1dapat dikaitkan dengan SiAHAI dan/atau AlAWahai AlAHAI AYa, FeAO disumbangkan oleh mineral dalam Bio-MUC (Rafiq dkk., 2017).

Gambar 2sebuah danGambar 2b menggambarkan heterogenitas permukaan butiran komposit danGambar 2c merupakan spektrum yang berasal dari daerah yang mengandung mineral, partikel biochar dan urea.

Permukaan partikel biochar terlihat tertutup oleh mineral dan urea. Partikel sepiolit (Gambar 2b) berbentuk kristal tipis memanjang sedangkan bentonit mempunyai bentuk kotak yang jauh lebih kasar. Distribusi N (Gambar 2d) cukup seragam di seluruh permukaan mineral.Gambar 2e dan 2f menggambarkan struktur kompleks di dalam granul. Di beberapa daerah, fragmen kecil biochar telah bereaksi dengan N dan di daerah lain, kristal urea utuh sebagian besar masih dikelilingi oleh berbagai mineral.

Dalam sampel yang dikumpulkan secara hati-hati setelah pencucian, pori-pori biochar dalam Bio-MUC yang terlindih (Gambar 2g) terlihat dilapisi dengan lapisan organo-mineral (Gambar 2i) yang terdiri dari aluminasisilikat dan kemungkinan senyawa K, Ca, Mg dan Na. Hal ini menunjukkan adanya interaksi tanah dengan biochar setelah hilangnya urea dalam komposit karena lapisan organo-mineral ini tidak terdeteksi pada biochar segar.

Terdapat sejumlah kecil N dalam biochar dan lapisan organo-mineral ini, namun dapat dideteksi, menunjukkan kemungkinan adanya perangkap N pada permukaan yang dilapisi setelah terlindih dari urea.

Gambar 3ilustrasi pengikatan mineral lempung dengan biochar berpori. Spektrum EDS (Gambar 3b) dari area ini dapat menunjuk ke a

konsentrasi nitrogen yang terdeteksi dalam matriks karbon meskipun analisis fase peta EDS menunjukkan kandungan N yang terdeteksi dalam fase mineral. C K-edge EELS-1 dan EELS-2 inGambar 3c menunjukkan bahwa karbon memiliki konsentrasi gugus fungsi C/O yang tinggi di dekat fase mineral. EELS-3 menunjukkan kemunculan gugus fungsi C/O yang jauh lebih lemah selain mineral.

3.2. Dinamika pelepasan N dan karbon organik dari Bio-MUC

Ada perbedaan yang signifikan dalam laju pelepasan N antara perlakuan UF dan Bio-MUC (Gambar 4). Pada perlakuan UF, 70% urea N tercuci pada hari pertama setelah pengolahan air, dibandingkan dengan hanya 39% pada Bio-MUC. Dibandingkan dengan UF, N dilepaskan dari Bio-MUC secara signifikan (hal <0,05) tingkat yang lebih rendah selama 30 hari penuh, karena mampu mengawetkan lebih banyak N dalam tanah yang telah dipupuk untuk memasok pemanfaatan N bagi tanaman dalam waktu yang lebih lama (Kim dkk., 2014). Hal ini dapat didukung oleh pemeriksaan SEM, yang menunjukkan bahwa sebagian N masih ada dalam biochar yang tersisa di dalam tanah pada akhir pencucian 30 hari. Hal ini serupa dengan temuan yang diperoleh dengan memproduksi bahan N organik yang lebih rumit dan mahal (Li dkk., 2016; Wen dkk., 2017; Yang dkk., 2018b). Dalam penelitian ini, persiapan Bio-MUC relatif sederhana dan mudah dilakukan dengan fasilitas manufaktur konvensional.

Tidak ada perbedaan yang signifikan pada pH tanah setelah pencucian ( Tabel S1) antara perawatan UF dan Bio-MUC. Oleh karena itu, tidak ada perbedaan kehilangan N melalui kehilangan volatilisasi antar perlakuan ( Gambar.S4). Seperti yang ditunjukkan diGambar 5, N pelepasan N organik

Meja 2

Ciri-ciri tanaman jagung umur 50 hari tumbuh dengan perlakuan berbeda.

Perlakuan Tunas segar (g pot-1) Akar segar (g pot-1) Tinggi tanaman (cm) Daun SPAD

CK UF Bio-MUC

98,36 ± 2,01b 98,61 ± 3,72b 112,30±10,5a

21.70 ± 8.10b 23.46 ± 5.02b 29,35 ± 2,75a

136,50±0,53a 140,38±0,21a 141,17±0,76a

19.40 ± 2.01b 23,83±1,99a 24.17±1.27a Nilai sebagai rata-rata ± kesalahan standar sampel rangkap tiga. Perbedaan huruf dalam satu kolom menunjukkan adanya perbedaan nyata antar perlakuan padahal <0,05.

Tabel 3

Ciri-ciri akar jagung selama 50 hari tumbuh dengan perlakuan berbeda.

Perlakuan Panjang (cm) Luas permukaan (cm2) Diameter rata-rata (mm) Jumlah volume (cm3)

CKUF Bio-MUC

3618.25 ± 509.32b 3976,03 ± 365,18 ab 4716,01 ± 409,12 a

163,44 ± 23,32b 179,88±15,70ab 212,94 ± 19,04 s

2,05±0,39a 2,19±0,20a 2,58±0,35a

7.14±0.93b 7,23 ± 0,68b 9,96±0,81a Nilai sebagai rata-rata ± kesalahan standar sampel rangkap tiga. Perbedaan huruf dalam satu kolom menunjukkan adanya perbedaan nyata antar perlakuan padahal <0,05.

2.0

A

⁸⁰

B

70

1.5 60

50

1.0 40

30

0,5 20

10

0,0 0

CK UF Bio-MUC UF Bio-MUC

Gambar 7.Kandungan nitrogen (a) dan efisiensi penggunaan nitrogen (NUE) (b) oleh tanaman jagung yang ditanam di tanah yang diberi perlakuan kontrol (CK), pupuk urea (UF) dan komposit biochar-mineral urea (Bio- MUC).

Kandungan N rebung jagung (%) N efisiensi penggunaan jagung (%)

(DON) 39–56% lebih tinggi pada penggunaan UF dibandingkan dengan Bio-MUC selama ini melalui adsorpsi permukaan dan interaksi organo/mineral dalam butiran agregat biochar-mineral-urea yang terbentuk. Analisis mikroskopis dan spektroskopi dari Bio-MUC segar dan terlindih menunjukkan bahwa N dari urea dapat terikat kuat pada permukaan matriks karbon biochar yang difungsikan. Komposit biocharmineral urea terbukti mampu melepaskan secara perlahan dan

mempertahankan rasio amonium terhadap nitrat yang tinggi dalam jangka waktu yang lebih lama, dibandingkan dengan urea kimia. Penggunaan Bio-MUC tersebut meningkatkan pertumbuhan jagung dan efisiensi penggunaan nitrogen untuk produksi biomassa melalui peningkatan serapan N dan perkembangan akar. Oleh karena itu, komposit biochar-mineral urea dapat menjadi solusi pengganti urea kimia sehingga dapat mengurangi kehilangan N kimia pada lahan pertanian kering yang telah dipupuk. Tentu saja, lebih banyak penelitian lapangan yang layak untuk menjelaskan bagaimana pupuk tersebut mempengaruhi interaksi tanah-tanaman dan mikroba dan oleh karena itu, mengubah kesehatan tanah dan tanaman di kondisi lapangan.

seluruh kursus pencucian. Hal ini dapat menunjukkan NH yang lebih tinggi+ 4-T/TIDAK3--N rasio dan rasio N anorganik/N organik di bawah Bio-MUC, yang berpotensi lebih bermanfaat bagi serapan dan metabolisme N tanaman (Xu dkk., 2012). Apalagi proporsi NH+ 4-N terhadap total N terlarut dalam air lindi bervariasi sepanjang waktu pelindian (Gambar 5A). Di bawah UF, proporsi ini segera meningkat selama 5 hari pertama pelindian yang menunjukkan penghancuran cepat ikatan N organik, sementara porsi ini terus meningkat hingga 24% pada 15 hari setelah pelindian.

percobaan. Hal ini mungkin disebabkan oleh NH+ 4adsorpsi ke atau berdasarkan fungsi kelompok nasional sepertiAMENDEKUT-(ACOOH), amino danAHAI-(AOH) aktif permukaan biochar (Yuan dkk., 2011), dibandingkan dengan NH+ 4-N menyimpan-

tion terutama disebabkan oleh ikatan hidrogen dan interaksi elektrostatik dalam tanah (Cai dkk., 2016).

Dinamika konsentrasi DOC dalam lindi umumnya mengikuti fungsi eksponensial negatif terhadap waktu (Gambar 6). Konsentrasi DOC mencapai puncaknya pada hari pertama, jauh lebih tinggi di bawah UF (142,34 mg L-1) dibandingkan dengan Bio-MUC (86,48 mg L-1). Di bawah perlakuan UF, konsentrasi DOC menurun tajam ke tingkat stabil pada hari ke 3 setelah pencucian. Sebaliknya, dinamika DOC di bawah Bio- MUC lebih lembut dalam mempertahankan konsentrasi yang lebih tinggi hingga hari ke 10 dibandingkan di bawah UF. Dinamika ini kurang lebih bertepatan dengan total pelepasan N (Gambar 4), menunjukkan penghancuran cepat molekul urea untuk segera melepaskan karbon dan N. Namun kandungan karbon organik yang tinggi sebagian besar bersifat stabil atau bandel (Lehmann dan Joseph, 2015), dekomposisi mikroba lemah dan lambat untuk biochar (Liu dkk., 2016; Zhou dkk., 2018). Sekali lagi, beberapa karbon organik yang labil dari biochar dan urea dapat terikat pada mineral tanah liat (Yang dkk.

2018a). Interaksi bahan organik dan mineral yang diungkapkan oleh analisis SEM dan STEM dapat menjadi signifikan dalam agregat mikro organo-mineral di Bio-MUC untuk melindungi OC dari serangan mikroba (Pan dkk., 2017) yang sudah diakui sebagai stabilitas karbon ( Yang dkk., 2016) dalam jangka panjang. Akan tetapi, tidak terdapat perbedaan nyata dalam kandungan karbon organik tanah (SOC) antar perlakuan meskipun penambahan pupuk sangat kecil.

Deklarasi kepentingan bersaing

Para penulis menyatakan tidak ada konflik kepentingan.

Ucapan Terima Kasih

Penelitian ini didukung oleh National Key Research and Development Program of China (2017YFD0200802) dan National Natural Science Foundation of China (41877096). Penulis mengucapkan terima kasih atas dana yang diberikan kepada universitas-universitas pusat berdasarkan hibah no. KYZ201713. Pekerjaan ini diselesaikan dengan kerjasama dengan Universitas New South Wales dari Australia, di mana JS menjadi profesor tamu di institut penulis pertama yang diberikan oleh pendanaan provinsi dari pemerintah Jiangsu, Tiongkok.

Lampiran A. Data tambahan

Data tambahan untuk artikel ini dapat ditemukan online di https://

doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.134424.

3.3. Pengaruh Bio-MUC terhadap pertumbuhan jagung

Referensi Dibandingkan dengan UF, Bio-MUC secara signifikan (hal <0,05) peningkatan

pertumbuhan jagung (Tabel 2 dan 3) dan peningkatan N pada tanaman jagung ( Gambar 7). Biomassa segar pucuk dan akar meningkat masing-masing sebesar 13,8% dan 25,1% di bawah Bio-MUC dibandingkan di bawah UF meskipun aktivitas daun dan tinggi tanaman tidak berubah. Sementara itu volume akar meningkat sebesar 37,7% di bawah Bio-MUC dibandingkan di bawah UF meskipun sifat-sifat akar lainnya tidak terpengaruh secara signifikan (Tabel 3). Dengan ini efisiensi penggunaan N dianggap sebagai produksi biomassa per unit N yang dipupuk dan perhitungannya menggunakan data dariGambar 7menyarankan peningkatan efisiensi penggunaan N untuk produksi biomassa adalah 24% lebih tinggi di bawah Bio-MUC dibandingkan di bawah UF. Hal ini dapat menunjukkan potensi untuk meningkatkan efisiensi penggunaan N dengan komposit biochar-mineral urea di lahan pertanian kering. Hal ini telah dibahas dalam studi pot olehEl Sharkawi dkk. (2018)yang melaporkan peningkatan efisiensi penggunaan N yang signifikan oleh bayam sawi di tanah berpasir yang dipupuk dengan pupuk berbasis biochar granular, dibandingkan dengan penggunaan pupuk mineral. Hal ini mungkin disebabkan oleh peningkatan biomassa akar dan volume akar yang membantu penyerapan tanaman dan mentranslokasi N ke tunas. Peran Biochar dalam meningkatkan perkembangan akar telah diakui. Dan peningkatan pertumbuhan akar dapat menjadi strategi untuk meningkatkan ketahanan terhadap tekanan lingkungan seperti kekeringan (Bruun dkk., 2014).

Antal, MJ, Grønli, M., 2003. Seni, ilmu pengetahuan, dan teknologi produksi arang.

Ind.Eng. kimia. Res. 42, 1619–1640.

Bruun, EW, Petersen, CT, Hansen, E., Holm, JK, Hauggaard-Nielsen, H., 2014.

Amandemen biochar pada lapisan tanah berpasir kasar meningkatkan pertumbuhan akar dan meningkatkan retensi air. Pengelolaan Penggunaan Tanah. 30 (1), 109–118.

Bian, RJ, Ma, B., Zhu, XY, Wang, WJ, Li, LQ, Joseph, S., Liu, XY, Pan, GX, 2016.

Pirolisis sisa tanaman dalam pirolisis skala bangku bergerak: karakterisasi produk dan kinerja lingkungan. J.Anal. Aplikasi. pirol. 119, 52–59.

Bian, R., Joseph, S., Cui, L., Pan, G., Li, L., Liu, X., Zhang, A., Rutlidge, H., Wong, S., Chia, C., Marjo, C., Gong, B., Munroe, P., Donne, S., 2014. Eksperimen tiga tahun menegaskan imobilisasi kadmium dan timbal secara terus menerus di sawah yang terkontaminasi dengan amandemen biochar. J. Bahaya. Materi. 272, 121–128. Cai, Y., Qi, H., Liu, Y., He, X., 2016. Perilaku sorpsi/desorpsi dan mekanisme

NH4(+) oleh biochar sebagai bahan pelepasan berkelanjutan pupuk nitrogen. J.Pertanian.

Kimia Makanan. 64 (24), 4958–4964.

Clare, A., Barnes, A., McDonagh, J., Shackley, S., 2014. Dari retorika ke kenyataan:

perspektif petani tentang potensi ekonomi biochar di Tiongkok. Int. J.Pertanian.

Keberlanjutan 12 (4), 440–458.

Clare, A., Shackley, S., Joseph, S., Hammond, J., Pan, GX, Bloom, A., 2015. Bersaing kegunaan jerami Tiongkok: potensi ekonomi dan pengurangan karbon dari biochar.

GCB Bioenergi 7 (6), 1272–1282.

El Sharkawi, HM, Tojo, S., Chosa, T., Malhat, FM, Youssef, AM, 2018. Biochar- amonium fosfat sebagai pupuk lepas lambat tanpa lapisan di tanah berpasir.

Bioenergi Biomassa 117, 154–160.

Frost, RL, Cash, GA, Kloprogge, JT, 1998. Kulit Rocky Mountain', sepiolite dan

attapulgite-studi spektroskopi emisi inframerah. getaran. Spektrosk. 16 (2), 173–184.

Gonzalez, SAYA, Cea, M., Medina, J., Gonzalez, A., Diez, MC, Cartes, P., Monreal, C., Navia, R., 2015. Evaluasi polimer biodegradable sebagai agen enkapsulasi untuk pengembangan pupuk urea controlled-release dengan menggunakan biochar sebagai bahan pendukung. Sains. Lingkungan Total. 505, 446–453.

Huang, GQ, 2014. Kajian Karakteristik Pembangunan dan Keberlanjutan Industri Pupuk Kimia di Cina. Universitas Pertanian Cina, Beijing.

4. Kesimpulan

Studi ini menunjukkan bahwa biochar dapat digunakan untuk memadukan urea dengan pengikat mineral yang tepat, yang dapat meningkatkan retensi N

Jaafar, NM, Clode, PL, Abbott, LK, 2015. Respon mikroba tanah terhadap biochar bervariasi dalam ukuran partikel, permukaan dan sifat pori. Pedosfer 25 (5), 770–780.

Jindo, K., Mizumoto, H., Sawada, Y., Sanchez-Monedero, MA, Sonoki, T., 2014.

Karakterisasi fisik dan kimia biochar yang berasal dari residu pertanian yang berbeda. Biogeosains 11 (23), 6613–6621.

Joseph, S., Graber, ER, Chia, C., Munroe, P., 2013. Pergeseran paradigma: pembangunan pupuk biochar efisiensi tinggi berdasarkan struktur nano dan komponen larut.

Pengelolaan Karbon. 4 (3), 323–343.

Joseph, SD, Camps-Arbesttain, M., Lin, Y., Munroe, P., Chia, CH, Hook, J., Zwieten, V., Kimber, S., Cowie, A., Singh, BP, Lehmann, J., Foidl, N., Smernik, RJ, Amonette, JE, 2010. Investigasi reaksi biochar di tanah. Res Tanah. 48 (7), 501–515.

Ju, XT, Kou, CL, Zhang, FS, Christie, P., 2006. Keseimbangan nitrogen dan air tanah kontaminasi nitrat: perbandingan antara tiga sistem tanam intensif di Dataran Cina Utara. Mengepung. Polusi. 143 (1), 117–125.

Kim, P., Hensley, D., Labbé, N., 2014. Pelepasan nutrisi dari turunan switchgrass pelet biochar yang ditanam dengan pupuk. Geoderma 232–234, 341–351. Lehmann, J., Joseph, S., 2015. Biochar untuk pengelolaan lingkungan: sains,

teknologi dan implementasi. Pemindaian Bumi, New York.

Li, R., Deng, H., Zhang, X., Wang, JJ, Awasthi, MK, Wang, Q., Xiao, R., Zhou, B., Du, J., Zhang, Z., 2019. Penghapusan Pb (II) dan humat dengan efisiensi tinggi oleh CeO2–MoS2 biochar magnetik hibrida. sumber daya hayati. Teknologi. 273, 335–340.

Li, R., Wang, JJ, Zhang, Z., Awasthi, MK, Du, D., Dang, P., Huang, Q., Zhang, Y., Wang, L., 2018a. Pemulihan fosfat dan bahan organik terlarut dari larutan air menggunakan komposit karbon hibrid CaO-MgO baru dan kelayakannya dalam daur ulang fosfor.

Sains. Lingkungan Total. 642, 526–536.

Li, SM, Barreto, V., Li, RW, Chen, G., Hsieh, YP, 2018b. Retensi nitrogen

biochar berasal dari bahan baku yang berbeda pada suhu pirolisis yang bervariasi.

J.Anal. Aplikasi. pirol. 133, 136–146.

Li, XD, Li, Q., Xu, X., Su, Y., Yue, QY, Gao, BY, 2016. Karakterisasi, pembengkakan dan sifat pelepasan lambat dari pupuk pelepasan terkontrol baru berdasarkan hidrogel selulosa jerami gandum. J. Taiwan Inst. kimia. bahasa Inggris 60, 564–572.

Liu, F., 2016. Kajian Peralatan Cetakan Ekstrusi-Spheronisasi dan

Percobaan Pupuk Biochar Granular. Universitas Pertanian Huazhong, Wuhan.

Liu, XY, Zhou, JS, Chi, ZZ, Zheng, JF, Li, LQ, Zhang, XH, Zheng, JW, Cheng, K.,

Bian, RJ, Pan, GX, 2019. Biochar memberikan manfaat terbatas untuk hasil padi dan mitigasi gas rumah kaca enam tahun setelah perubahan pada sawah subur. Catena 179, 20–28.

Liu, X., Li, L., Bian, R., Chen, D., Qu, J., Wanjiru Kibue, G., Pan, G., Zhang, X., Zheng, J., Zheng, J., 2014. Pengaruh amandemen biochar terhadap ketersediaan silikon tanah dan serapan beras. J. Nutrisi Tanaman. Ilmu Tanah. 177 (1), 91–96.

Liu, X., Zheng, J., Zhang, D., Cheng, K., Zhou, H., Zhang, A., Li, L., Joseph, S., Smith, P., Crowley, D., Kuzyakov, Y., Pan, G., 2016. Biochar tidak berpengaruh pada respirasi tanah di seluruh tanah pertanian Tiongkok. Sains. Lingkungan Total. 554, 259–265.

Lu, RK, 1999. Metode Analisis Agrokimia Tanah (dalam bahasa Cina). Cina Pers Sains dan Teknologi Pertanian, Beijing.

Manikandan, A., Subramanian, KS, 2013. Urea interkalasi biochar – rilis lambat produksi dan karakterisasi pupuk. India J. Sci. Teknologi. 6 (12), 5579–5584.

Mohammadi, N., Shariatmadari, H., Khademi, H., Bazarganipour, M., 2019. Pelapisan nanokomposit sepiolit-kitosan ke dalam urea meningkatkan ketersediaan nitrogen dan efisiensi penggunaannya pada jagung. Lengkungan. Agronomi. Ilmu Tanah, 1–13

Pan, GX, Li, L., Liu, X., Cheng, K., Bian, R., Ji, C., Zheng, J., Zhang, X., Zheng, J., 2015.

Industrialisasi biochar dari pirolisis biomassa: pilihan baru untuk larangan pembakaran jerami dan pertanian hijau di Tiongkok. Sains. Teknologi. Wahyu 33 (13), 92–101. Pan, GX, Bian, RJ, Cheng, K., 2017. Dari pengolahan limbah hayati hingga biomaterial baru

manufaktur: ilmu pengetahuan dan teknologi biomaterial berdasarkan pirolisis biomassa.

Sains. Teknologi. Wahyu 35 (23), 82–93.

Qian, L., Chen, L., Joseph, S., Pan, GX, Li, LQ, Zheng, JW, Zhang, XH, Zheng, JF, Yu, XY, Wang, JF, 2014. Pupuk majemuk biochar sebagai pilihan untuk mencapai produktivitas tinggi namun intensitas karbon rendah pada pertanian padi di China. Pengelolaan Karbon. 5 (2), 145–154.

Qin, X., Huang, Q., Liu, Y., Zhao, L., Xu, Y., Liu, Y., 2019. Pengaruh sepiolit dan biochar tentang keanekaragaman mikroba di tanah merah asam dari Cina Selatan. kimia. Ekol., 1–15 Rafiq, MK, Joseph, SD, Li, F., Bai, Y., Shang, Z., Rawal, A., Hook, JM, Munroe, PR,

Donne, S., Taherymoosavi, S., Mitchell, DRG, Pace, B., Mohammed, M., Horvat, J., Marjo, CE, Wagner, A., Wang, Y., Ye, J., Long, RJ, 2017. Pirolisis tanah liat attapulgite yang dicampur dengan kotoran yak meningkatkan pertumbuhan padang rumput dan kesehatan tanah:

karakterisasi dan uji coba lapangan awal. Sains. Lingkungan Total. 607 (16), 184–194.

Rieppo, L., Saarakkala, S., Narhi, T., Helminen, HJ, Jurvelin, JS, Rieppo, J., 2012.

Penerapan spektroskopi turunan kedua untuk meningkatkan spesifisitas molekuler transformasi Fourier pencitraan spektroskopi inframerah tulang rawan artikular.

Tulang Rawan Osteoartritis 20 (5), 451–459.

Sparks, DL, Helmke, PA, Page, AL, 1996. Metode Analisis Tanah: Kimia Metode. SSSA.

Wei, CH, 2017. Desain dan penelitian eksperimental berbasis biochar kolumnar Mesin Pembentuk Pupuk. Universitas Pertanian Huazhong, Wuhan. Wen, P., Wu, ZS, Han, YJ, Cravotto, G., Wang, J., Ye, BC, 2017. Dengan bantuan microwave

sintesis pupuk nitrogen pelepasan lambat berbasis biochar baru dengan kapasitas retensi air yang ditingkatkan. Kimia Berkelanjutan ACS. bahasa Inggris 5 (8), 7374–

7382.

Xu, G., Fan, X., Miller, AJ, 2012. Asimilasi nitrogen tanaman dan efisiensi penggunaan. Ann.

Pendeta Tanaman Biol. 63 (1), 153–182.

Yang, F., Xu, Z., Yu, L., Gao, B., Xu, X., Zhao, L., Cao, X., 2018a. Kaolinit meningkatkan stabilitas fraksi biochar yang dapat larut dan tidak dapat larut melalui mekanisme yang berbeda. Mengepung. Sains. Teknologi. 52 (15), 8321–8329.

Yang, F., Zhao, L., Gao, B., Xu, X., Cao, X., 2016. Perilaku antarmuka antara biochar dan mineral tanah serta pengaruhnya terhadap stabilitas biochar. Mengepung.

Sains. Teknologi. 50 (5), 2264–2271.

Yang, Q., Wang, X., Luo, W., Sun, J., Xu, Q., Chen, F., Zhao, J., Wang, S., Yao, F., Wang, D., Li, X., Zeng, G., 2018b. Efektivitas dan mekanisme adsorpsi fosfat pada biochar termodifikasi besi yang berasal dari limbah lumpur aktif. sumber daya hayati.

Teknologi. 247, 537–544.

Yuan, JH, Xu, RK, Zhang, H., 2011. Bentuk alkali dalam biochar yang dihasilkan dari sisa tanaman pada suhu yang berbeda. sumber daya hayati. Teknologi. 102 (3), 3488–

3497.

Yue, Q., Wu, H., Sun, J., Cheng, K., Smith, P., Hillier, J., Xu, X., Pan, G., 2019. Turunan faktor emisi dan memperkirakan emisi dinitrogen oksida langsung untuk budidaya tanaman di Tiongkok. Mengepung. Sains. Teknologi.

Zhang, WF, Ma, L., Huang, GQ, Wu, L., Chen, XP, Zhang, FS, 2013.

pengembangan dan kontribusi pupuk nitrogen di Tiongkok dan tantangan yang dihadapi negara tersebut. Scientia Pertanian Sinica 46 (15), 3161–3171. Zhang, XC, 2018. Karbonisasi Biomassa Limbah Biomassa di Gardon: Penelitian tentang

Teknologi dan Aplikasi Produk. Universitas Pertanian Nanjing, Nanjing. Zheng, JF, Han, JM, Liu, ZW, Xia, WB, Zhang, XH, Li, LQ, Liu, XY, Bian, RJ,

Cheng, K., Zheng, JW, Pan, GX, 2017. Pupuk majemuk biochar meningkatkan produktivitas nitrogen dan manfaat ekonomi tetapi menurunkan emisi karbon produksi jagung. Pertanian. Ekosistem. Mengepung. 241, 70–78.

Zhou, H., Wang, P., Chen, D., Shi, G., Cheng, K., Bian, R., Liu, X., Zhang, X., Zheng, J., Crowley, DE, van Zwieten, L., 2018. Manipulasi biochar jangka pendek transformasi nitrogen mikroba di rhizosfer gandum dari Inceptisol yang terkontaminasi logam dari dataran Cina Utara. Sains. Lingkungan Total. 640, 1287–1296.