生物炭自从被发现之日起，就以其改良土壤、提高作物产量等众多优点引起科学家的关注。黄超等利用盆栽试验，在肥力较差土壤上施用含碳量为63.4%的小麦秸秆生物炭，施用生物炭量为10、50和200g/kg的黑麦草产量分别比对照增加了7%、27%和53%；句芒芒等施用碳质量分数为47.17%的花生壳生物炭进行盆栽试验，番茄产量高达92746kg/hm2；Luo等采用田间试验研究发现，施入碳含量为67.69%的稻秆生物炭可以增加玉米干物质量。生物炭灰分含有一定量的矿质养分，污泥、畜禽粪便生物炭比木质、秸秆和壳类生物炭含量更高，可以补充养分贫瘠土壤及沙质土壤的一些养分供应。陈心想等研究发现，施用木质生物炭显著提高了新积土有效磷、钾含量。生物炭灰分量与生物炭pH值关系密切，碱性灰分物质高的生物炭pH值较高。生物质炭本身含有一些可利用的养分如P、K、Ca、Mg，能增加土壤肥力和作物养分吸收。定制生物质炭丰度控制
13C标记生物炭研究表明生物炭的固碳潜力由生物炭稳定性及其引起的激发效应决定。利用13C稳定性同位素标记的小麦秸秆制作成生物炭，研究了生物炭在不同土壤中的矿化速率及激发效应差异。研究结果表明：生物炭添加到四种类型的土壤中室内培养368天后，生物炭碳在不同土壤中的矿化量存在差异，寒区水稻土中为15.6mgC/kg土（0.25%），红壤性水稻土中为14.2mgC/kg土（0.23%），黄淮海中为10.4mgC/kg土（0.17%），低肥力红壤性水稻土中为9.92mgC/kg土（0.16%）。生物炭碳矿化量与土壤全钾（r=0.679）以及全碳（r=0.584）含量均有的正相关关系。生物炭在寒区水稻土以及黄淮海水稻土中引发了的负激发效应，激发效应量分别为-284mgC/kg土和-157mgC/kg土；而其在红壤性水稻土以及低肥力红壤性水稻土中引发正激发效应，但并不，激发效应量分别为33.3mgC/kg土和58.0mgC/kg土。生物炭激发效应量与土壤的电导率（r=-0.884）及pH（r=-0.824）成极的负相关关系。研究表明，在评估生物炭固碳潜力时，应综合考虑生物炭自身矿化速率和生物炭引发的土壤碳激发效应。山西污泥生物质炭培养方法生物质炭中含有一定量的可利用有机碳成分，微生物可能会优先利用这部分碳，从而减少了对原有机碳的分解。
区别于生活和环境用途的木炭和活性炭，农业废弃物生物质炭的功能是施用于土壤，提升耕地质量。生物质炭农业应用经历了直接施用和炭基肥施用两个重要阶段。将生物质炭直接施用到农田土壤中，可改良土壤结构，增加土壤孔隙度、降低容重、增强保水性能等，进而提高土壤肥力水平和作物产量[4]。但对生产者来说，经济效益是生物质炭应用的关键，价格因素是限制生物质炭大范围推广应用的主要原因。因技术和生产规模所限，当前生物质炭价格普遍在2000～3000元/吨。如果每亩粮食生产施用1吨生物质炭，数千元的成本让农民难以接受。目前，直接施用生物质炭于经济作物（例如人参、三七等中药材和大蒜、山药等）生产中。因此，只有降低施用成本，才能发挥生物质炭的土壤改良与固碳效益。
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。生物质炭可以增加土壤肥力，提高酸性土壤pH，激发土壤微生物活性以及钝化有害污染物。
生物质炭对土壤有机碳分解产生负激发效应的机制包括：（1）生物质炭中含有一定量的可利用有机碳成分，微生物可能会优先利用这部分碳，从而减少了对原有机碳的分解；（2）生物质炭含有一定量的有毒化合物（酚类），能抑制微生物对有机碳的分解活性；（3）生物质炭丰富的孔隙结构和比表面积对土壤有机质具有包裹和吸附作用，可能会隔离微生物及其产生的胞外酶与受保护的有机碳的接触，从而降低有机碳的分解；（4）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。而生物质炭对土壤有机碳分解产生正激发效应的原因可能是由于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，从而增加微生物的数量和活性，促进其对土壤有机碳的矿化分解。生物质炭具有表面积大、多孔性以及吸附性强的特点，可以大量吸附土壤中的有机质等营养物质。定制生物质炭丰度控制
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。定制生物质炭丰度控制
生物质是一个的概念。所有的直接或间接利用绿色植物光合作用获得的有机质都称为生物质，包括植物、动物、微生物，以及它们所产生的废弃物，如动物粪便等。由于生物质是含碳的有机质，因此理论上所有的生物质都可以作为制备活性炭的材料。然而考虑到成本与储量，以农林废弃物为的木质纤维素是较为理想的活性炭原料。生物质原料的组分和结构对活性炭的性能有较大影响，目前椰壳、核桃壳、松子壳等果壳原料，在制备高比表面积的活性炭方面已经取得了很好的效果。但毕竟这些果壳的储量很有限。因此，我们团队一直在尝试使用来源更的生物质制备活性炭，如秸秆、木屑、污泥、废弃蔬菜等来自农业、林业以及城市的废弃物。据统计，单就秸秆而言，我国每年产生的秸秆量就超过11亿吨，因此生物质制备活性炭具有巨大的潜力。定制生物质炭丰度控制
