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。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。山东科研用生物质炭丰度控制
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。吉林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。
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。
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。秸秆生物质炭具有较长的使用寿命，可以持续释放有益元素，起到长效改良土壤、净化环境的作用。北京生物质炭丰度控制
生物质炭添加到土壤中后可导致土壤中的微生物量和代谢活性增加。山东科研用生物质炭丰度控制
生物质炭不仅是含碳量丰富的稳定物质，而且具有多孔结构、容重小、比表面积大和吸附能力强等特性，在自然条件下通常呈碱性。由于生物质炭的容重远低于矿质土壤，其添加往往可以降低土壤的容重。生物质炭的孔隙分布、颗粒大小以及在土壤中的移动都可以影响土壤孔隙结构，其多孔结构使表层土壤孔隙度增加，进而促进微生物的活动和植物根系的生长。生物质炭可以吸附和保持土壤水分，增强水分的渗透性；其对土壤孔径和分布的改变，可以影响土壤水分的渗滤模式、停留时间和流动路径。生物质炭的添加不仅有利于土壤团聚结构的改善和稳定，其自身也因团聚体的物理保护作用而得以在土壤中长期存留。山东科研用生物质炭丰度控制
