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。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。湖南油菜生物质炭丰度控制
生物质（秸秆和枯枝落叶等）利用是长久而不竭的主题。我国每年生物质产量约为7亿吨，并随产量增加而有增加趋势。远在西周时期（公元前11世纪至公元前8世纪），中国农民就从实践中逐步认识到将杂草、秸秆和枯枝落叶燃烧成草木灰还田有利于作物的生长；14世纪初叶，王祯在《农书.粪壤篇》中把草木灰列为一大类农家肥料。北魏时期，贾思勰在《齐民要术》（约成书于公元533年至544年）中就提到用松制墨（炭黑）的方法和炭黑性质。在我国农田、草地和森林，经常可以看到没有分解的火烧黑色物质-生物炭。从2005年开始，随着巴西亚马逊流域考古发现一种黑色土壤，被称为黑土（（blackearths,或terrapretadeindio(葡萄牙语)比周围黄色土壤具有更高的碳含量和产量，激起了人们利用生物炭储存碳和提高土壤生产力的兴趣。目前制备生物炭的原料有秸秆、枯枝落叶、畜禽粪便、骨头、和污泥等。制备方法有无氧裂解法、半无氧裂解法、土窑法、燃烧淋水法、燃烧掩土法、土坑法等。制备温度从200℃到1000℃，大多集中在300-600℃。河南污泥生物质炭怎么培养生物质炭施入土壤被普遍认为可以将大气中的碳有效地固存在土壤之中。
生物炭具有离子吸附交换能力及一定吸附容量，其可改善土壤的阳离子或阴离子交换量，从而可提高土壤的保肥能力。生物炭对土壤阳离子交换量CEC或保肥能力的改善取决于生物炭的CEC，pH及生物炭在土壤中氧化。生物炭比表面积大，可以增强土壤对阳离子的吸附能力，增加耕层土壤CEC。生物炭对低CEC和pH的酸性土壤中的CEC改良特别有效，其中土壤CEC的改良与生物炭的原料的碱度、有机氮的矿化和铵根的硝化作用有关。生物炭的pH升高，其对重金属离子的吸附和固定加强，说明了生物炭对重金属的吸附与生物炭的表面官能团和pH值有关。
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。
生物炭(Biochar)是利用生物残体在缺氧的情况下，经高温慢热解(通常＜700℃)产生的一类难溶的、稳定的、高度芳香化的、富含碳素的固态物[1]。生物炭多为颗粒细、质地较轻的黑色蓬松状固态物质，主要组成元素为碳、氢、氧、氮等，含碳量多在70%以上。生物炭可溶性极低，具有高度羧酸酯化和芳香化结构[2–3]，其原料来源，农业废弃物如鸡粪、猪粪、木屑、秸秆以及工业有机废弃物、城市污泥等都可作为其原料[4]。生物炭原材料尺寸的大小会影响到生物炭产率，主要表现为尺寸增大生物炭产量随之增加。生物炭的多孔性、高比表面积、高吸附性和高阳离子交换量，能够吸持有机质养分。中国台湾科研用生物质炭用途是什么
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。湖南油菜生物质炭丰度控制
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。湖南油菜生物质炭丰度控制
