氮素是作物生长必需的营养元素，在土壤生态系统的诸多养分物质循环体系中，氮循环也一直是人们研究关注的重点。近年来的研究表明，生物质炭作为土壤改良剂施用，因其高孔隙度和较大比表面积等特性，对NH3、 NH+4NH4+ 和 NO−3NO3− 都具有吸附能力和固持效果，进而减少土壤中氮素的损失。研究表明，生物质炭配合无机氮肥的施用可以有效保持土壤养分状态，提高氮素肥料利用率，保障作物生长和产量。以往研究得出，生物质炭添加可能会减弱、或增加或没有影响土壤有机氮素的矿化过程。虽然生物质炭含有一部分生物可利用的氮素组分，但是生物质炭对土壤有机氮矿化影响的方向和程度主要取决于生物质炭的结构特性、土壤碳氮水平、混合环境中的C/N值以及土壤类型。生物质炭的添加可以刺激土壤微生物活动，从而影响微生物群落的特性及代谢酶活性。山东玉米生物质炭培养方法
生物炭的含碳量随炭化温度的不同而发生改变，生物炭性质也受到制备温度、加热速率、通气条件等条件的影响，以温度影响较大。随制备温度的升高，生物炭产量下降，但其碳含量、灰分含量、比表面积以及孔隙度却随着温度的升高而升高。裂解温度与生物炭碳、灰分含量呈正相关，相关系数分别为0.17和0.28。随着裂解温度的升高，生物炭碳含量和灰分含量都增大。生物炭碳含量和灰分含量呈极负相关，相关系数为–0.77。因为热裂解温度增高，易热解含碳化合物残留降低，生物炭中难分解碳物质比例相应增高，固定碳含量增大，继而碳含量增多。热裂解温度升高，有机物损失增大，灰分在生物炭中含量相应增大，由1404植物营养与肥料学报22卷于灰分是碱性物质，生物炭pH因生物质热解温度增高而提高。生物炭碳含量高意味着被氧化为无机灰分的部分减少，反之亦然。重庆污泥生物质炭生物质炭在土壤中的长期固碳功能是生物质炭重要的功能之一。
生物质炭含有发达的孔隙，施用于土壤，可有效降低土壤容重，改善土壤孔隙结构，促进作物根系生长，增强植株对水分和养分的吸收能力，进一步提高作物对不良环境的适应能力。同时，生物黑炭含有丰富的有机大分子，与肥料配施情况下，明显提高土壤对NH4＋—N的吸附与固持作用。同时，可在作物生长期间持续释放氮素，保障作物生长的需求。研究表明，旱地土壤施用小麦秸秆生物质黑炭20～40吨/公顷，土壤有机碳分别增加了25%～42%，土壤容重降低0.17～0.28克/厘米3，每千克氮肥增产由对照的1.25千克提高到2千克以上，玉米产量增加了10%～18%。生物质炭施用下，作物根系发达，植株坚挺健壮，抗病少虫，强降雨下不易倒伏，可明显减缓或规避气候变化引起的虫害、倒伏和旱灾。因此，生物质炭的农业利用是一种保障作物生产的稳产增产、实现资源循环高效利用的新型技术
生物炭的理化参数主要包括：全碳含量、灰分含量、挥发成分含量、表面元素组成及表面官能团种类和含量、表面负电荷含量等；结构表征主要包括：表面形态和孔隙结构(如比表面积、孔容积和孔径分布等。由于原材料、技术工艺及热解条件等差异，生物炭在结构、挥发成分含量、灰分含量、孔容、比表面积等理化性质上表现出非常的多样性，进而使其拥有不同的环境效应[。目前，国内学者就生物炭的特性、环境行为和效应、土壤性状和产量、碳截留与温室气体减排及其对全球生物地球化学循环影响等领域已开展了大量研究。生物质炭促进土壤有机-无机复合体的形成，从而增强土壤有机质的稳定性。
在2005年前后，随着巴西亚马逊流域考古发现黑土（blackearths,或terrapretadeindio(葡萄牙语)比周围临近土壤具有更高的碳含量和产量，生物炭逐渐引起了人们的兴趣。巴西亚马逊黑土主要有原住民烧烤后留下的木炭逐年累积而成。生物炭大剂量一次施用还是低剂量多年施用，目前还没有明确答案。研究结果表明大剂量一次施用效果会持续2-3年时间，但如果超过80-120t/ha可能会造成作物减产；而低剂量多年累积施用量即使达到144t/ha，仍能显著提高小麦产量。主要原因可能是大剂量一次施用会急剧改变土壤理化性质，如pH。生物炭中含有焦油，焦油对作物生长有害。而低剂量多年施用进入土壤的焦油会被微生物分解，过多的碱性物质也会被雨水淋洗掉，就不会引起土壤理化性质的急剧变化和过量的焦油。生物质炭在酸性土中能提高土壤pH，降低铝毒。湖北水稻生物质炭技术的应用
生物质炭对土壤碳库的影响除了其本身保留的碳外，还包括其对土壤原有机碳分解增加或减少的量。山东玉米生物质炭培养方法
生物炭密度低，呈碱性，吸水能力大。1克生物炭可吸4克左右水。11年连续每年施用12t/ha玉米秸秆炭，土壤容重从不施生物炭的1.06gcm-3降低到0.73gcm-3，田间持水量(waterholdingcapacity)从50%增加到78%，田间土壤水分含量从26%提高到37%。不同于大量一次施用生物炭，连续11年每年施用12t/ha生物炭对土壤pH没有明细影响。降低了土壤有效态铁（Fe）、锰（Mn）和铜（Cu），但增加了有效锌(Zn)含量。增加了土壤总碳、易氧化碳和可溶性有机氮含量。连续11年每年施用2.4t，6t和12t/ha使土壤饱和导水率增加了14%，31%和55%，土壤阳离子交换量（cationexchangecapacity-CEC）分别增加了5.76到20.35%。CEC的增加对提高土壤K+，NH4+吸持量具有重要意义。理论上计算，每增加CEC1cmolkg-1，可增加K+吸持0.68t/ha，或NH4+吸持0.25t/ha。生物炭还能降低土壤比较高温，提高土壤比较低温，减小土壤温度变幅。山东玉米生物质炭培养方法
