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。我们的秸秆生物质炭的生产需要秸秆资源，这就促使农民将废弃的秸秆进行收集和销售，从而增加了农民的收入。天津小麦生物质炭
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。福建科研用生物质炭培养方法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。
生物炭的理化参数主要包括：全碳含量、灰分含量、挥发成分含量、表面元素组成及表面官能团种类和含量、表面负电荷含量等；结构表征主要包括：表面形态和孔隙结构(如比表面积、孔容积和孔径分布等。由于原材料、技术工艺及热解条件等差异，生物炭在结构、挥发成分含量、灰分含量、孔容、比表面积等理化性质上表现出非常的多样性，进而使其拥有不同的环境效应[。目前，国内学者就生物炭的特性、环境行为和效应、土壤性状和产量、碳截留与温室气体减排及其对全球生物地球化学循环影响等领域已开展了大量研究。
生物质炭可以提高肥效：生物炭的多孔性、高比表面积、高吸附性和高阳离子交换量，不仅能够吸持有机质养分，而且还可吸持氮、磷、钾等无机养分，能够控制养分缓慢释放，避免养分的挥发和流失，提高肥料的使用效率，节约施肥量。我国化肥平均有效利用率不到30%，肥料有效成分的流失，每年折合人民币高达1000多亿元，并且肥料有效利用率呈逐年下降趋势：上世纪90年代，氮磷钾的利用率分别是30-35%、15-20%和35-40%，而进入本世纪近几年，大田作物氮磷钾的有效利用率分别是21-28%、8-13%和25-30%，肥料浪费愈发严重，既制约了农业增产和农民增收，又污染了环境。全国地表和地下水总氮和总磷污染来源，农业贡献分别是57.2%和67.3%，形势非常严峻。利用生物炭与其它化肥复合生产缓控释肥料，可以提高有效利用率1倍以上，对农业节约投入、增产增收和环境保护具有重要意义。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。
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。甘肃科研用生物质炭用途是什么
生物质炭的添加可以刺激土壤微生物活动，从而影响微生物群落的特性及代谢酶活性。天津小麦生物质炭
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。天津小麦生物质炭
