有研究表明，裂解温度与pH值和CEC的相关系数为0.58和0.30。即随着裂解温度的升高，生物炭的pH值增加，这是因为裂解温度增加了生物炭的灰分含量；裂解温度与生物炭CEC呈正相关，这可能是由于过高的裂解温度增加了生物炭的灰分，进而增大了生物炭的CEC。另外，有研究对pH值和CEC的相关性进行了分析，结果显示pH值和CEC呈正相关，相关系数为0.26。生物炭呈碱性，能够明显提高土壤pH，改变土壤质地，增大盐基交换量，从而引起土壤CEC增加，影响植物对营养元素的吸收效果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。河南芦苇生物质炭培养方法
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。甘肃水稻生物质炭技术的应用生物质炭是一种多孔质炭材料，外观黑色，形状主要有粉状和颗粒状。
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。生物质炭中的糖脂（Glycolipids）、磷脂质（Phospholipids）等脂肪族化合物是微生物利用的主要成分。
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。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。甘肃水稻生物质炭技术的应用
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。河南芦苇生物质炭培养方法
生物炭密度低，呈碱性，吸水能力大。1克生物炭可吸4克左右水。11年连续每年施用12t/ha玉米秸秆炭，土壤容重从不施生物炭的1.06gcm-3降低到0.73gcm-3，田间持水量(waterholdingcapacity)从50%增加到78%，田间土壤水分含量从26%提高到37%。不同于大量一次施用生物炭，连续11年每年施用12t/ha生物炭对土壤pH没有明细影响。降低了土壤有效态铁（Fe）、锰（Mn）和铜（Cu），但增加了有效锌(Zn)含量。增加了土壤总碳、易氧化碳和可溶性有机氮含量。连续11年每年施用2.4t，6t和12t/ha使土壤饱和导水率增加了14%，31%和55%，土壤阳离子交换量（cationexchangecapacity-CEC）分别增加了5.76到20.35%。CEC的增加对提高土壤K+，NH4+吸持量具有重要意义。理论上计算，每增加CEC1cmolkg-1，可增加K+吸持0.68t/ha，或NH4+吸持0.25t/ha。生物炭还能降低土壤比较高温，提高土壤比较低温，减小土壤温度变幅。河南芦苇生物质炭培养方法
