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。生物质炭措施对于粮食增产和固碳减排有一定的潜力，但需以清洁高效的生物质炭制备技术为前提。定制生物质炭丰度控制
生物质炭，作为一种土壤改良剂和植物生长促进剂，具备一定的激发效应。首先，生物质炭能够激发植物生长。通过改善土壤质地和结构，它为植物提供了理想的生长环境。它增加了土壤的保水性和通气性，为植物根系提供了更好的生长空间。同时，生物质炭中富含的有机物质能够分解为植物所需的养分，为植物的健康生长提供了持久的营养。其次，生物质炭能够激发土壤肥力。它具有出色的吸附性能，能够吸附和固定土壤中的养分，减少养分流失。这不仅提高了土壤肥力，还有助于保护环境。此外，生物质炭中的有机物质能够促进土壤微生物的活性，进一步提高土壤肥力。第三，生物质炭能够激发土壤微生物活性。它为微生物提供了一个理想的生长环境，增加了有益微生物的数量和活性。这对于土壤生态系统的平衡至关重要，能够促进土壤中的有机物分解和养分循环，进一步提高土壤的生物活性。，生物质炭能够激发碳循环。通过将大量的碳固定在土壤中，它能够减少二氧化碳的排放，对于缓解全球气候变化起到了积极的作用。湖南玉米生物质炭技术的应用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。
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。生物质炭促进作物根系生长，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。
生物质炭可以提供养分：生物炭作为土壤腐殖质中高度芳香化结构组分的来源，不仅能稳定土壤有机碳库，而且能够吸收温室气体二氧化碳，增加土壤活性有机碳源，促进农作物对碳的转化吸收。生物炭的灰分主要是硅、钾、钙、镁、磷、钠等元素，还有硫、铁、锰、铜、锌、硼、钼等微量元素，虽然不能满足农作物生长需要，但具有无机养分仿生化、平衡化的特点，可以为农作物提供的养分，既是化学肥料的补充，减少化肥使用量，又能提供农作物必须的、而普通复合化肥无法提供的微量元素，对农业平衡施肥、增产增收和保证作物品质具有重要作用。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。山西树苗生物质炭技术的应用
生物质炭的添加对土壤质地、土壤性质以及土壤微生物群落等产生巨大的影响，并影响土壤原有机碳的矿化速率。定制生物质炭丰度控制
13C标记生物炭研究结果表明生物炭稳定性可用0.1M的K2Cr2O7与0.2M的H+混合溶液在100°C下氧化2小时法测定生物炭稳定性决定了它在土壤中分解速率和固碳减排效果，深受国内外科学家关注。生物炭种类受物料和制备方法影响，种类繁多。研究生物炭稳定性有长期矿化培养法，费时肥力，而且不可能穷尽所有生物炭。有采用0.01MH2O2在80°C条件下氧化两天的方法，有采用K2Cr2O7和KMnO4化学氧化法测定的。有用H/C及O/C的比值来衡量的，但这些指标能定性或者半定量的比较不同生物炭之间的相对稳定性。因此研究生物炭的生物稳定性及其定量方法对预测生物炭在土壤中的稳定性意义重大。试验采用13C标记秸秆制备13C标记生物炭，土壤含水量为比较大持水量的60%，培养温度为23±1°C，培养时间为368天。培养期间一共采气21次，其中第1、4、10、22、84、133、197以及368天的气体样品用来分析13C丰度。研究结果表明0.1M的K2Cr2O7与0.2M的H+混合溶液在100°C下氧化2小时的化学方法氧化掉的生物炭碳量与生物炭100年后在土壤中的矿化量较为一致（R2>0.99；REMS=2.53；RD=15.3）。此研究结果提供了一种可靠、有效、廉价且易操作的方法来预测生物炭在土壤中的长期稳定性。定制生物质炭丰度控制
