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。环境修复生物质炭丰度控制
13C标记生物炭研究结果表明生物炭稳定性可用0.1M的K2Cr2O7与0.2M的H+混合溶液在100°C下氧化2小时法测定生物炭稳定性决定了它在土壤中分解速率和固碳减排效果，深受国内外科学家关注。生物炭种类受物料和制备方法影响，种类繁多。研究生物炭稳定性有长期矿化培养法，费时肥力，而且不可能穷尽所有生物炭。有采用0.01MH2O2在80°C条件下氧化两天的方法，有采用K2Cr2O7和KMnO4化学氧化法测定的。有用H/C及O/C的比值来衡量的，但这些指标能定性或者半定量的比较不同生物炭之间的相对稳定性。因此研究生物炭的生物稳定性及其定量方法对预测生物炭在土壤中的稳定性意义重大。试验采用13C标记秸秆制备13C标记生物炭，土壤含水量为比较大持水量的60%，培养温度为23±1°C，培养时间为368天。培养期间一共采气21次，其中第1、4、10、22、84、133、197以及368天的气体样品用来分析13C丰度。研究结果表明0.1M的K2Cr2O7与0.2M的H+混合溶液在100°C下氧化2小时的化学方法氧化掉的生物炭碳量与生物炭100年后在土壤中的矿化量较为一致（R2>0.99；REMS=2.53；RD=15.3）。此研究结果提供了一种可靠、有效、廉价且易操作的方法来预测生物炭在土壤中的长期稳定性。青海树苗生物质炭丰度控制生物质炭是指以生物质为原料，在高温下进行干馏或热解制得的一种固体炭质材料。
生物质（秸秆和枯枝落叶等）利用是长久而不竭的主题。我国每年生物质产量约为7亿吨，并随产量增加而有增加趋势。远在西周时期（公元前11世纪至公元前8世纪），中国农民就从实践中逐步认识到将杂草、秸秆和枯枝落叶燃烧成草木灰还田有利于作物的生长；14世纪初叶，王祯在《农书.粪壤篇》中把草木灰列为一大类农家肥料。北魏时期，贾思勰在《齐民要术》（约成书于公元533年至544年）中就提到用松制墨（炭黑）的方法和炭黑性质。在我国农田、草地和森林，经常可以看到没有分解的火烧黑色物质-生物炭。从2005年开始，随着巴西亚马逊流域考古发现一种黑色土壤，被称为黑土（（blackearths,或terrapretadeindio(葡萄牙语)比周围黄色土壤具有更高的碳含量和产量，激起了人们利用生物炭储存碳和提高土壤生产力的兴趣。目前制备生物炭的原料有秸秆、枯枝落叶、畜禽粪便、骨头、和污泥等。制备方法有无氧裂解法、半无氧裂解法、土窑法、燃烧淋水法、燃烧掩土法、土坑法等。制备温度从200℃到1000℃，大多集中在300-600℃。
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。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。
生物质炭是一种由生物质材料经过高温热解或氧化处理得到的炭材料。它具有许多优点，其中之一就是其激发效应。生物质炭的激发效应主要体现在以下几个方面：1.激发植物生长：生物质炭可以改善土壤质地和结构，增加土壤保水性和通气性，提供植物所需的养分和微生物活性，从而促进植物的生长和发育。2.激发土壤肥力：生物质炭具有高吸附性能，可以吸附和固定土壤中的养分，减少养分流失，提高土壤肥力。同时，生物质炭中的有机物质可以分解为植物所需的养分，为植物提供持久的营养。3.激发土壤微生物活性：生物质炭可以提供微生物生长的理想环境，增加土壤中有益微生物的数量和活性，促进土壤生态系统的平衡，提高土壤的生物活性。4.激发碳循环：生物质炭可以将大量的碳固定在土壤中，减少二氧化碳的排放，有助于缓解全球气候变化。生物质炭的添加对土壤质地、土壤性质以及土壤微生物群落等产生巨大的影响，并影响土壤原有机碳的矿化速率。山西小麦生物质炭丰度控制
生物质炭中的糖脂（Glycolipids）、磷脂质（Phospholipids）等脂肪族化合物是微生物利用的主要成分。环境修复生物质炭丰度控制
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。环境修复生物质炭丰度控制
