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。生物质炭对土壤碳库的影响除了其本身保留的碳外，还包括其对土壤原有机碳分解增加或减少的量。海南污泥生物质炭
生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。它包括植物、动物和微生物。广义概念:生物质包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物。有代表性的生物质如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。狭义概念:生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素 (简称木质素)、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。特点: 可再生性、低污染性、分布性。云南油菜生物质炭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。
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，促进作物根系生长，增强植株对水分和养分的吸收能力，进一步提高作物对不良环境的适应能力。同时，生物黑炭含有丰富的有机大分子，与肥料配施情况下，明显提高土壤对NH4＋—N的吸附与固持作用。同时，可在作物生长期间持续释放氮素，保障作物生长的需求。研究表明，旱地土壤施用小麦秸秆生物质黑炭20～40吨/公顷，土壤有机碳分别增加了25%～42%，土壤容重降低0.17～0.28克/厘米3，每千克氮肥增产由对照的1.25千克提高到2千克以上，玉米产量增加了10%～18%。生物质炭施用下，作物根系发达，植株坚挺健壮，抗病少虫，强降雨下不易倒伏，可明显减缓或规避气候变化引起的虫害、倒伏和旱灾。因此，生物质炭的农业利用是一种保障作物生产的稳产增产、实现资源循环高效利用的新型技术
生物炭的含碳量随炭化温度的不同而发生改变，生物炭性质也受到制备温度、加热速率、通气条件等条件的影响，以温度影响较大。随制备温度的升高，生物炭产量下降，但其碳含量、灰分含量、比表面积以及孔隙度却随着温度的升高而升高。裂解温度与生物炭碳、灰分含量呈正相关，相关系数分别为0.17和0.28。随着裂解温度的升高，生物炭碳含量和灰分含量都增大。生物炭碳含量和灰分含量呈极负相关，相关系数为–0.77。因为热裂解温度增高，易热解含碳化合物残留降低，生物炭中难分解碳物质比例相应增高，固定碳含量增大，继而碳含量增多。热裂解温度升高，有机物损失增大，灰分在生物炭中含量相应增大，由1404植物营养与肥料学报22卷于灰分是碱性物质，生物炭pH因生物质热解温度增高而提高。生物炭碳含量高意味着被氧化为无机灰分的部分减少，反之亦然。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。
“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。云南油菜生物质炭
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。海南污泥生物质炭
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。海南污泥生物质炭
