生物质炭是作物秸秆、果木修剪枝条、农产品下脚料、动物粪便等各种来源的废弃生物质在厌氧环境下发生热解反应生成的黑色固体。早在2006年，科学家提出将生物质炭施于土壤，以提高土壤肥力。这一思想源于亚马孙河流域黑色肥沃土壤的发现。南美洲的亚马孙河流域是世界上比较大的热带雨林区，因高温多雨，该地区土壤有机质分解快，导致土壤快速退化而贫瘠。但就是在这样一个土地贫瘠的地区，零星分布着非常肥沃的土壤，当地人称这种土壤为Terra Preta。科学家研究发现，这种肥沃土壤的特征是存在大量的黑色炭颗粒[1]。土壤中的黑色炭颗粒是2500多年以前当地原住民将植被开垦后的林木废弃物土法炭化后混入土壤中的。21世纪以来，全球掀起了对这种人为黑色肥沃土壤的研究热潮，也拉开了农业生物质炭研究的序幕。2009年，《生物质炭与环境管理：科学与技术》一书问世。科学家们总结了生物质炭制备方法、性质、功能及土壤和环境应用效果等，并描绘出了生物质炭产业的美好蓝图。生物质炭是由动植物生物质在缺氧的条件下经高温热解炭化产生的一类高度芳香化的物质，难以被微生物分解。云南环境修复生物质炭技术的应用
生物质炭制成炭基复合肥（炭为10-30%），还田以后有如下效果：(1) 增加土壤孔隙度，改善土壤通气、透水状况，缓解土壤板结的难题； (2) 将土壤中紧缺的氮、磷、钾、镁等大量元素返回到土壤中，而且还可以补充植物所必须的铜、铁、锌等微量元素；(3) 抑制土壤对磷的吸附，从而改善植物对磷的吸收利用；(4) 修复土壤重金属污染，对污染土壤中的镉(Cd)具有的吸附作用；(5)提高土壤的地温（1-3℃），有利于作物的生长；(6)稳定土壤的pH作用；(7)对肥料和农药的缓释作用；(8)改善土壤的微生物环境的作用；（9）提高水稻等作物的抗倒伏作用；（10）固定二氧化碳作用。中国澳门科研用生物质炭用途是什么生物质炭可以去除环境中的污染物，还可以吸附游离碳和氮化合物，减少生物质在转化过程中温室气体的排放。
生物质炭可以改良土壤：生物炭多孔状、容重低、粘性小，能够降低粘质土壤的容重和硬度，改善土壤板结，提高土壤的透气性。生物炭可以增深土壤颜色，增加土壤吸热能力，进而提高土壤温度，促进农作物生根发芽。生物炭具有优良的吸附和持水能力，能够稳定和增加土壤团聚体，改良沙土质贫瘠土壤，增加持肥持水能力。生物炭能够改良土壤的酸碱度，改善土壤墒情。生物炭能够改善土壤微生物生长环境，提高微生物丰度，促进微生物对矿物分解和多糖分泌，提高土壤肥力。生物炭能够束缚土壤中的重金属和有毒物质，净化和吸收污染物，避免它们进入植物体，并且可以抑制土壤病虫害繁衍累积，对改善农作物品质有较好效果。
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。生物炭富含微孔，不但可以补充土壤的有机物含量，还可以有效地保存水分和养料，提高土壤肥力。上海水稻生物质炭
低剂量多年施用和一次大剂量施用生物炭对作物产量会有所不同。云南环境修复生物质炭技术的应用
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。云南环境修复生物质炭技术的应用
