Biochar untuk Menjaga Lereng Tanah agar Tidak Longsor saat Musim Hujan Ekstrem

Pendahuluan

Perubahan iklim global telah meningkatkan intensitas dan frekuensi hujan ekstrem di berbagai wilayah di dunia termasuk di Indonesia. Hujan lebat dan berkepanjangan meningkatkan risiko erosi dan tanah longsor khususnya pada daerah lereng/kemiringan tanah yang rentan. Longsoran tidak hanya merusak infrastruktur dan lahan pertanian, tetapi juga mengancam keselamatan manusia dan ekosistem secara luas. Oleh karena itu, tantangan utama dalam pengelolaan tanah lereng adalah menemukan solusi yang efektif, berkelanjutan, dan ramah lingkungan untuk meningkatkan stabilitas tanah serta mengurangi risiko longsor dan erosi air pada musim hujan ekstrem.

Salah satu pendekatan yang semakin menarik perhatian di bidang konservasi tanah adalah penggunaan biochar — suatu bahan pembenah tanah yang diproduksi melalui pirolisis biomassa organik (mis. sekam padi, limbah pertanian) dalam kondisi minim oksigen, menghasilkan material berkarbon tinggi dengan struktur berpori yang sangat stabil. Biochar telah diteliti secara luas untuk meningkatkan kualitas tanah pertanian, kapasitas menahan air, dan mengurangi erosi. Namun, penerapan biochar secara khusus untuk menjaga stabilitas lereng dan mencegah longsor pada musim hujan ekstrem masih merupakan bidang penelitian yang berkembang dengan potensi besar. Studi ilmiah menunjukkan bahwa biochar dapat mengubah sifat fisik tanah sehingga lebih tahan terhadap erosi dan memperlambat pergerakan air, sekaligus memperbaiki struktur tanah untuk memudahkan pertumbuhan vegetasi yang menahan tanah. (Springer)

Artikel ini bertujuan membahas bagaimana biochar dapat diterapkan dalam konservasi tanah lereng untuk mencegah longsor saat hujan ekstrem, dasar ilmiah manfaatnya, mekanisme kerja biochar dalam sistem tanah, potensi dan keterbatasannya, serta rekomendasi praktis berdasarkan penelitian terkini.

Biochar: Definisi dan Karakteristik

Biochar adalah bahan padat berkarbon yang dihasilkan dari pirolisis biomassa organik pada suhu tinggi dalam kondisi minim oksigen. Material ini memiliki struktur berpori besar, area permukaan luas, dan kestabilan yang tinggi terhadap dekomposisi mikroba sehingga dapat bertahan dalam tanah selama puluhan hingga ratusan tahun.

Karena porositas dan sifat kimianya, biochar berfungsi sebagai amendemen tanah yang:

• Meningkatkan kapasitas menahan air, sehingga tanah mampu menyimpan lebih banyak air daripada tanah tanpa biochar. (Springer)

• Memperbaiki struktur tanah, termasuk agregasi partikel tanah yang lebih stabil, yang mengurangi potensi pengikisan oleh aliran air. (PubMed)

• Meningkatkan kualitas tanah secara umum, termasuk peningkatan aerasi, penyerapan nutrien, dan aktivitas mikroba yang membantu pertumbuhan vegetasi. (soil.copernicus.org)

Dengan karakteristik ini, biochar bukan hanya sekadar pembenah tanah untuk pertanian, tetapi juga sebagai alat potensial dalam konservasi tanah yang lebih luas termasuk pengendalian erosi.

Mekanisme Biochar dalam Pengendalian Erosi dan Stabilisasi Lereng

1. Meningkatkan Retensi Air dan Menurunkan Runoff

Ketika hujan ekstrem turun, air cenderung mengalir di permukaan tanah, menyebabkan aliran permukaan (runoff) yang dapat mengikis partikel tanah dan mempercepat erosi. Biochar dengan struktur pori yang besar bertindak sebagai “spons”, menyerap dan menyimpan lebih banyak air dibandingkan tanah biasa. Peningkatan kapasitas menahan air ini membantu mengurangi kecepatan dan volume aliran permukaan yang bisa menyebabkan erosi pada lereng. (Springer)

Studi eksperimental menunjukkan bahwa aplikasi biochar di tanah miring dapat mengurangi koefisien runoff secara signifikan (±45%) dan menurunkan tingkat erosi tanah hingga dua kali lipat dibandingkan dengan tanah tanpa biochar pada kondisi hujan alami. (Springer)

2. Perbaikan Struktur Tanah

Biochar memperbaiki struktur tanah dengan meningkatkan jumlah pori tanah dan agregasi partikel tanah. Struktur tanah yang lebih stabil dapat menahan tekanan air dan mengurangi sensitivitas terhadap pelepasan partikel tanah saat hujan deras. Perubahan ini membantu tanah mempertahankan stabilitasnya saat menerima impuls infiltrasi dari hujan intens, sehingga menurunkan kemungkinan longsor. (PubMed)

3. Mendukung Pertumbuhan Vegetasi Penahan Tanah

Vegetasi pada lereng memiliki peran krusial dalam menjaga kestabilan tanah, terutama melalui sistem perakarannya yang memperkuat massa tanah. Biochar, dengan meningkatkan kapasitas menahan air dan memperbaiki struktur tanah, mendukung pertumbuhan tanaman serta mempercepat pembentukan vegetasi penahan tanah seperti rumput vetiver, tumbuhan legume, atau vegetasi lokal lainnya. Keberadaan vegetasi dapat lebih lanjut menahan tanah terhadap erosi oleh hujan dan aliran air.

Manfaat Biochar dalam Konteks Lereng Tanah

Berdasarkan penelitian ilmiah, penggunaan biochar pada lereng tanah dapat memberikan manfaat berikut:

1. Pengurangan Erosi Tanah

Meta-analisis global menunjukkan bahwa aplikasi biochar ke tanah secara rata-rata mengurangi runoff sebesar ~25% dan erosi tanah sebesar ~16%, dengan efek yang lebih kuat pada kondisi tanah bervegetasi vs tanah bare. (ScienceDirect)

2. Peningkatan Kapasitas Menahan Air

Biochar meningkatkan retensi air tanah secara signifikan sehingga mengurangi volume air yang mengalir di permukaan tanah. Hal ini penting mengingat tanah yang lebih mampu menahan air akan lebih stabil dan kurang rentan terhadap lonsgoran saat hujan ekstrem.

3. Peningkatan Struktur dan Agregasi Tanah

Peningkatan struktur tanah melalui penambahan biochar membantu tanah lebih tahan terhadap kekuatan erosi. Tanah yang teragregasi dengan baik cenderung tidak cepat runtuh dan lebih mampu mempertahankan posisinya di lereng. (soil.copernicus.org)

Keterbatasan dan Tantangan

Walaupun banyak manfaatnya, penggunaan biochar dalam stabilisasi lereng tidak sepenuhnya tanpa tantangan:

1. Pengaruh pada Kekuatan Geser Tanah

Beberapa studi menunjukkan bahwa biochar dapat sedikit menurunkan kekuatan geser tanah di kedalaman tertentu karena peningkatan kandungan air. Oleh karena itu, biochar sebaiknya dikombinasikan dengan teknik konservasi lain seperti mulsa, vegetasi penutup, atau struktur mikro untuk stabilisasi lereng. (ScienceDirect)

2. Konsentrasi Aplikasi yang Tepat

Efektivitas biochar sangat tergantung pada jenis tanah, kondisi lereng, jenis biochar, dan dosis aplikasinya. Penerapan dosis yang tidak sesuai dapat menghasilkan efek yang kurang optimal, bahkan berpotensi meningkatkan soil erodibility pada kondisi tertentu jika tanpa vegetasi penutup yang memadai. (ScienceDirect)

3. Biaya dan Implementasi

Produksi biochar yang berkualitas membutuhkan pemrosesan dan logistik tertentu, sehingga biaya dan ketersediaan biochar dapat menjadi kendala dalam penerapan skala besar.

Rekomendasi Praktis

Untuk mengoptimalkan penggunaan biochar dalam konservasi lereng:

1. Kombinasikan biochar dengan vegetasi penutup seperti rumput vetiver, legume, atau tanaman penahan tanah lainnya.

2. Gunakan biochar bersama teknik konservasi tanah lain seperti terasering, penanaman kontur, dan mulsa organik.

3. Lakukan uji tanah kecil terlebih dahulu untuk menentukan dosis biochar yang sesuai dengan jenis tanah dan kondisi lokal.

4. Integrasikan dengan pendekatan pengelolaan tanah terintegrasi yang memperhatikan aspek hidrologi, vegetasi, dan topografi.

Kesimpulan

Biochar merupakan salah satu solusi inovatif dan berkelanjutan yang potensial dalam mengurangi risiko erosi dan longsor pada lereng tanah khususnya selama musim hujan ekstrem. Dengan meningkatkan kapasitas menahan air, memperbaiki struktur tanah, dan mendukung pertumbuhan vegetasi penahan tanah, biochar dapat membantu meningkatkan stabilitas tanah secara signifikan. Meski demikian, efektivitasnya sangat bergantung pada dosis aplikasi, integrasi dengan langkah konservasi lain, serta kondisi spesifik lereng dan jenis tanah. Penelitian ilmiah menunjukkan bahwa biochar memiliki manfaat nyata dalam pengendalian erosi, namun penerapan praktisnya membutuhkan pendekatan holistik untuk hasil yang optimal. (Springer)

Daftar Pustaka

1. Cornelissen, G. et al., Application of biochar for soil erosion control and environmental management, Discover Soil (2025). (Springer)

2. Soil conservation benefits of biochar in Mediterranean vineyards: enhancing the soil sponge function and mitigating water erosion, Biochar (2025). (Springer)

3. Mid‑ and long‑term effects of biochar on soil improvement and soil erosion control of sloping farmland in a black soil region, Journal of Environmental Management (2022). (ScienceDirect)

4. Biochar impacts on runoff and soil erosion by water: A systematic global scale meta-analysis, Science of The Total Environment (2023). (ScienceDirect)

5. Impacts of biochar on physical properties and erosion potential of a mudstone slopeland soil, PubMed (akses 2025). (PubMed)