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。生物炭几乎是纯碳，埋到地下后可以有几百至上千年不会消失，等于把碳封存进了土壤。青海污泥生物质炭
“一炭三肥”炭基生态途径以低温热解技术为基础，炭化利用多种农业废弃生物质资源，形成了集农业废弃物处理、生物质能源利用与土壤改良和环境治理的多元化利用途径，主要产品包括生物质炭（基础产品）、土壤改良剂（炭基有机肥）、炭基复混（掺混）肥、液体复合肥4个产品。林木类生物质炭pH高、孔隙发达，可直接用于重金属污染农田治理。秸秆类和城市污泥生物质炭养分含量高，可以和化学肥料结合制备成生物质炭基肥，部分替代化学肥料用于主要粮食作物生产。林木类、果壳类生物质炭与畜禽粪污混合堆肥，通过接种有益微生物，制备土壤调理剂，用于盐碱土、连作障礙土壤治理和中低产田土壤快速改良。其中，生物质炭为土壤结构重建提供有机质支撑，畜禽粪污为土壤微生物和植物生长提供养分资源。炭化过程中产生的木醋液和生物质炭浸提液用于生产商品液体有机肥，一方面为植物生长提供养分，另一方面可作为植物促生剂提高植物抗逆性。浸提后的生物质炭保留了良好的孔隙结构和表面活性，可用于重金属污染土壤治理。炭化过程中产生的可燃气体可直接为生物质炭基肥制造、生物质炭原料烘干提供能源。江苏环境修复生物质炭技术的应用生物炭多孔状、容重低、粘性小，能够降低粘质土壤的容重和硬度，改善土壤板结，提高土壤的透气性。
热解过程中，生物质原料的结构基本印记在了生物炭中，对生物炭的物理化学性质具有决定性影响。生物质热解过程中，质量损失(大部分以挥发有机物的形式)及不相称的收缩或体积减少的发生，导致矿物及碳骨架形成，并且保留了原料的基本孔隙和结构特征。生物炭的孔一般按直径大小分为大孔(ID>50nm)、中孔(2nm<ID<50nm)和微孔(ID<2nm)。生物炭中保留的植物生物质原料的蜂窝状结构构成了其主要的大孔。微孔主要由热解过程中碳的损失及碳架的断裂收缩形成。虽然大孔可能会作为微孔的前体，但是微孔贡献了生物炭的大部分比表面积，微孔的含量与比表面积呈正相关。
. 生物质炭基肥是将生物质炭与氮、磷、钾等化学肥料按照一定比例混合后造粒制成，可以替代化肥施用，同时增施了有机质。生物质炭基肥的施用量等同于化肥，施用成本与普通复合肥相当，对消费者来说有很强的竞争力。2017—2018年期间，我们在北方粮食主产区进行了生物质炭基肥肥效的田间示范试验，共有150个试验点，包括玉米、水稻、小麦、大豆等15种作物。结果显示，与普通复合肥相比，生物质炭基肥施用下，各种作物的增产幅度为0.5%～33.3%，其中小麦增产比较高（平均10.8%），其次是水稻（9.8%），大豆和玉米分别增产6.8%和5.3%。2017年，生物质炭基肥农业部行业标准出台。尽管科学试验已经证实生物质炭基肥有较好的增产增效减排效果，但作为一种新型肥料，生物质炭基肥替代化肥尚需要解决市场机制问题。生物炭的多孔性、高比表面积、高吸附性和高阳离子交换量，能够吸持有机质养分。
生物质炭可以提供养分：生物炭作为土壤腐殖质中高度芳香化结构组分的来源，不仅能稳定土壤有机碳库，而且能够吸收温室气体二氧化碳，增加土壤活性有机碳源，促进农作物对碳的转化吸收。生物炭的灰分主要是硅、钾、钙、镁、磷、钠等元素，还有硫、铁、锰、铜、锌、硼、钼等微量元素，虽然不能满足农作物生长需要，但具有无机养分仿生化、平衡化的特点，可以为农作物提供的养分，既是化学肥料的补充，减少化肥使用量，又能提供农作物必须的、而普通复合化肥无法提供的微量元素，对农业平衡施肥、增产增收和保证作物品质具有重要作用。生物质炭的多孔性及其所含的营养元素为微生物的生长繁殖提供了有利的环境。湖北生物质炭丰度控制
生物质炭对作物产量的总体效应，结果表明生物质炭能平均增产13%。青海污泥生物质炭
生物炭的pH一般呈碱性，Balwant等研究发现，生物炭pH介于6.93～10.26范围之间，也有研究报道可以制备pH介于4～12之间的生物炭。生物炭中无机矿物是造成生物炭pH偏碱的主要原因，生物炭的表面含氧官能团(如羧基和羟基)也可能对生物炭的pH有一定的贡献。阳离子交换量(CEC)是反映生物炭表面负电荷的参数，也决定其在土壤中持留铵、钙和钾等阳离子的能力，生物炭CEC与其表面含氧官能团含量正相关。现有报道中生物炭的CEC差异很大，介于71mmol/kg和34cmol/kg。Balwant等认为生物炭的CEC介于71.0～451.5mmol/kg范围之间。青海污泥生物质炭
