生物质炭对作物产量的影响机制主要包括以下3个方面：（1）pH效应，生物质炭在酸性土中可以提高土壤pH，降低铝毒；（2）养分效应，生物质炭本身含有一些可利用的矿质养分如P、K、Ca、Mg，能增加土壤肥力和作物养分吸收；（3）结构效应，生物质炭本身具有多孔结构，可以极大缓解土壤压实，增加田间持水率，从而利于作物根系的下扎和对水分的吸收。同时，生物质炭具有较大的比表面积，并含有带负电的官能团，能有效提高低CEC土壤的保肥性。秸秆生物质炭可以吸附并稳定土壤中的营养物质，提高土壤肥力。内蒙古生物质炭技术的应用
生物质炭可以通过对土壤理化性质的改变以及在土壤中的降解过程，直接或间接地影响氮素周转过程中硝化细菌、反硝化细菌和固氮菌的多样性和丰度，进而影响土壤氮素物质循环。生物质炭对农田土壤的净硝化速率影响可能并不明显，但是添加生物质炭可促进土壤中的硝化过程。以往研究表明，生物质炭的施用可以降低N2O的排放。其可能的原因为：生物质炭施用降低了土壤容重，增加土壤中氧气含量，从而降低反硝化过程；生物质炭中的碱性物质可以增加土壤pH值和N2O还原酶的活性，有利于反硝化过程中N2O向N2的转化，从而减少了N2O的排放；生物质炭发达的孔隙结构和较大比表面积，增加对土壤中 NH+4NH4+ 和 NO−3NO3− 的吸附，从而减少反硝化作用的基质。重庆油菜生物质炭培养方法生物质炭的稳定性是决定生物质炭能否有效提升土壤碳库的直接因素。
我国农业面临土壤肥力低、化肥农药施用量大、土地退化普遍，以及农业废弃物资源化利用难等问题，实现农业碳中和充满挑战。我们提出了基于作物秸秆热裂解的生物质炭科技与工程构想，作为我国农业实现绿色和可持续发展的新途径[3]。2017年，秸秆炭化还田被列入国家秸秆处理模式之一。2020—2021连续两年，秸秆炭化还田入围农业农村部重大性技术榜单。十多年的实践证明，生物质炭化还田是实现土壤改良、农业增产、农民增收、食物质量与环境友好的绿色农业科技，能够服务于国家农业可持续发展战略。至此，生物质炭基农业进入了全球视野。
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。生物质炭降解过程包括非生物过程和生物过程。
生物炭具有离子吸附交换能力及一定吸附容量，其可改善土壤的阳离子或阴离子交换量，从而可提高土壤的保肥能力。生物炭对土壤阳离子交换量CEC或保肥能力的改善取决于生物炭的CEC，pH及生物炭在土壤中氧化。生物炭比表面积大，可以增强土壤对阳离子的吸附能力，增加耕层土壤CEC。生物炭对低CEC和pH的酸性土壤中的CEC改良特别有效，其中土壤CEC的改良与生物炭的原料的碱度、有机氮的矿化和铵根的硝化作用有关。生物炭的pH升高，其对重金属离子的吸附和固定加强，说明了生物炭对重金属的吸附与生物炭的表面官能团和pH值有关。生物质炭措施对于粮食增产和固碳减排有一定的潜力，但需以清洁高效的生物质炭制备技术为前提。污泥生物质炭丰度控制
生物质炭可吸持氮、磷、钾等无机养分，能够控制养分缓慢释放，避免养分的挥发和流失，提高肥料的使用效率。内蒙古生物质炭技术的应用
生物质炭孔隙结构发达，进入土壤后与土壤矿物颗粒结合而促进土壤团聚体形成，有效改善土壤结构，促进植物根系生长及其养分、水分吸收，既增强抗倒伏能力，又提高植物抗旱、抗盐等抗逆性。一些研究发现，施用生物质炭后，植株抗病能力提升，如水稻穗颈瘟和稻曲病率降低。生物质炭还能通过提高土壤微生物多样性降低烟草青枯病发病率。在长期种植人参的土壤中施用生物质炭，可抑制由连作障碍引起的根腐病的发生，人参产量增加27%，主要品质指标皂苷含量提高86%。施用生物质炭后叶菜类蔬菜体内硝酸盐含量大幅降低。在重金属污染土壤中，施用生物质炭虽然无法将有毒元素从土壤中去除，但是可大幅度降低污染物的溶解性和植物可利用性，進一步抑制有害金属元素向植物体内转移，从而降低重金属在可食部分中的含量。许多研究还发现，生物质炭能够降低农药在土壤中的残留量，进一步提升土壤健康水平。因此，生物质炭农田施用是健康生产的绿色技术。内蒙古生物质炭技术的应用
