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。秸秆生物质炭可以改善土壤结构，提高土壤肥力，增加作物产量。吉林环境修复生物质炭技术的应用
生物质炭可以通过对土壤理化性质的改变以及在土壤中的降解过程，直接或间接地影响氮素周转过程中硝化细菌、反硝化细菌和固氮菌的多样性和丰度，进而影响土壤氮素物质循环。生物质炭对农田土壤的净硝化速率影响可能并不明显，但是添加生物质炭可促进土壤中的硝化过程。以往研究表明，生物质炭的施用可以降低N2O的排放。其可能的原因为：生物质炭施用降低了土壤容重，增加土壤中氧气含量，从而降低反硝化过程；生物质炭中的碱性物质可以增加土壤pH值和N2O还原酶的活性，有利于反硝化过程中N2O向N2的转化，从而减少了N2O的排放；生物质炭发达的孔隙结构和较大比表面积，增加对土壤中 NH+4NH4+ 和 NO−3NO3− 的吸附，从而减少反硝化作用的基质。重庆水稻生物质炭培养方法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。
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。生物质炭由生物质在缺氧条件下经过高温转化而成，是一种富含碳素的多孔固体颗粒物质。
生物炭的pH一般呈碱性，Balwant等研究发现，生物炭pH介于6.93～10.26范围之间，也有研究报道可以制备pH介于4～12之间的生物炭。生物炭中无机矿物是造成生物炭pH偏碱的主要原因，生物炭的表面含氧官能团(如羧基和羟基)也可能对生物炭的pH有一定的贡献。阳离子交换量(CEC)是反映生物炭表面负电荷的参数，也决定其在土壤中持留铵、钙和钾等阳离子的能力，生物炭CEC与其表面含氧官能团含量正相关。现有报道中生物炭的CEC差异很大，介于71mmol/kg和34cmol/kg。Balwant等认为生物炭的CEC介于71.0～451.5mmol/kg范围之间。生物质炭在酸性土中能提高土壤pH，降低铝毒。新疆芦苇生物质炭丰度控制
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。吉林环境修复生物质炭技术的应用
生物质炭的施用还可以加深土壤颜色，增强土壤吸热能力，从而提高土壤温度。大部分生物质炭含有大量的灰分元素而呈碱性，作为土壤改良剂施用后，可以降低土壤氢离子和交换性阳离子水平，从而提高土壤pH值，其效果因生物质炭本身的酸碱度和土壤pH缓冲能力而异。生物质炭对土壤CEC的改变程度往往受到土壤类型、生物质炭性质及其在土壤中存在时间长短的影响。生物质炭的施用不仅能够影响土壤中碳氮的循环过程，而且会对土壤中其他营养元素的状态产生作用。研究发现，生物质炭本身即含有大量的磷素组分，并且有效性较高，输入土壤后可以增加有效磷的含量。以往研究还表明，生物质炭的施用可以增加土壤中K、Ca和Mg等盐基离子的含量。吉林环境修复生物质炭技术的应用
