生物质炭可以改良土壤：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。生物炭可以增深土壤颜色，增加土壤吸热能力，进而提高土壤温度，促进农作物生根发芽。生物炭具有优良的吸附和持水能力，能够稳定和增加土壤团聚体，改良沙土质贫瘠土壤，增加持肥持水能力。生物炭能够改良土壤的酸碱度，改善土壤墒情。生物炭能够改善土壤微生物生长环境，提高微生物丰度，促进微生物对矿物分解和多糖分泌，提高土壤肥力。生物炭能够束缚土壤中的重金属和有毒物质，净化和吸收污染物，避免它们进入植物体，并且可以抑制土壤病虫害繁衍累积，对改善农作物品质有较好效果。生物质炭施入土壤被普遍认为可以将大气中的碳有效地固存在土壤之中。中国台湾科研用生物质炭购买
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。辽宁油菜生物质炭购买秸秆生物质炭可以改善土壤结构，提高土壤肥力，增加作物产量。
生物质炭制成炭基复合肥（炭为10-30%），还田以后有如下效果：(1) 增加土壤孔隙度，改善土壤通气、透水状况，缓解土壤板结的难题； (2) 将土壤中紧缺的氮、磷、钾、镁等大量元素返回到土壤中，而且还可以补充植物所必须的铜、铁、锌等微量元素；(3) 抑制土壤对磷的吸附，从而改善植物对磷的吸收利用；(4) 修复土壤重金属污染，对污染土壤中的镉(Cd)具有的吸附作用；(5)提高土壤的地温（1-3℃），有利于作物的生长；(6)稳定土壤的pH作用；(7)对肥料和农药的缓释作用；(8)改善土壤的微生物环境的作用；（9）提高水稻等作物的抗倒伏作用；（10）固定二氧化碳作用。
“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。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。
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。生物质炭具有多孔结构，提供了大量的吸附位点，能够高效吸附重金属离子。湖南环境修复生物质炭购买
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。中国台湾科研用生物质炭购买
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。中国台湾科研用生物质炭购买
