“一炭三肥”炭基生态途径以低温热解技术为基础，炭化利用多种农业废弃生物质资源，形成了集农业废弃物处理、生物质能源利用与土壤改良和环境治理的多元化利用途径，主要产品包括生物质炭（基础产品）、土壤改良剂（炭基有机肥）、炭基复混（掺混）肥、液体复合肥4个产品。林木类生物质炭pH高、孔隙发达，可直接用于重金属污染农田治理。秸秆类和城市污泥生物质炭养分含量高，可以和化学肥料结合制备成生物质炭基肥，部分替代化学肥料用于主要粮食作物生产。林木类、果壳类生物质炭与畜禽粪污混合堆肥，通过接种有益微生物，制备土壤调理剂，用于盐碱土、连作障礙土壤治理和中低产田土壤快速改良。其中，生物质炭为土壤结构重建提供有机质支撑，畜禽粪污为土壤微生物和植物生长提供养分资源。炭化过程中产生的木醋液和生物质炭浸提液用于生产商品液体有机肥，一方面为植物生长提供养分，另一方面可作为植物促生剂提高植物抗逆性。浸提后的生物质炭保留了良好的孔隙结构和表面活性，可用于重金属污染土壤治理。炭化过程中产生的可燃气体可直接为生物质炭基肥制造、生物质炭原料烘干提供能源。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。湖北小麦生物质炭
区别于生活和环境用途的木炭和活性炭，农业废弃物生物质炭的功能是施用于土壤，提升耕地质量。生物质炭农业应用经历了直接施用和炭基肥施用两个重要阶段。将生物质炭直接施用到农田土壤中，可改良土壤结构，增加土壤孔隙度、降低容重、增强保水性能等，进而提高土壤肥力水平和作物产量[4]。但对生产者来说，经济效益是生物质炭应用的关键，价格因素是限制生物质炭大范围推广应用的主要原因。因技术和生产规模所限，当前生物质炭价格普遍在2000～3000元/吨。如果每亩粮食生产施用1吨生物质炭，数千元的成本让农民难以接受。目前，直接施用生物质炭于经济作物（例如人参、三七等中药材和大蒜、山药等）生产中。因此，只有降低施用成本，才能发挥生物质炭的土壤改良与固碳效益。甘肃生物质炭丰度控制生物炭几乎是纯碳，埋到地下后可以有几百至上千年不会消失，等于把碳封存进了土壤。
. 生物质炭基肥是将生物质炭与氮、磷、钾等化学肥料按照一定比例混合后造粒制成，可以替代化肥施用，同时增施了有机质。生物质炭基肥的施用量等同于化肥，施用成本与普通复合肥相当，对消费者来说有很强的竞争力。2017—2018年期间，我们在北方粮食主产区进行了生物质炭基肥肥效的田间示范试验，共有150个试验点，包括玉米、水稻、小麦、大豆等15种作物。结果显示，与普通复合肥相比，生物质炭基肥施用下，各种作物的增产幅度为0.5%～33.3%，其中小麦增产比较高（平均10.8%），其次是水稻（9.8%），大豆和玉米分别增产6.8%和5.3%。2017年，生物质炭基肥农业部行业标准出台。尽管科学试验已经证实生物质炭基肥有较好的增产增效减排效果，但作为一种新型肥料，生物质炭基肥替代化肥尚需要解决市场机制问题。
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。我们的生物质炭产品可以用于土壤修复、土壤培肥等项目，帮助改善土壤环境质量。
生物质炭对土壤有机碳分解产生负激发效应的机制包括：（1）生物质炭中含有一定量的可利用有机碳成分，微生物可能会优先利用这部分碳，从而减少了对原有机碳的分解；（2）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；（3）生物质炭丰富的孔隙结构和比表面积对土壤有机质具有包裹和吸附作用，可能会隔离微生物及其产生的胞外酶与受保护的有机碳的接触，从而降低有机碳的分解；（4）生物质炭促进土壤有机-无机复合体的形成，从而增强土壤有机质的稳定性。而生物质炭对土壤有机碳分解产生正激发效应的原因可能是由于生物质炭的多孔性及其所含的营养元素为微生物的生长繁殖提供了有利的环境，从而增加微生物的数量和活性，促进其对土壤有机碳的矿化分解。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。湖南科研用生物质炭丰度控制
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。湖北小麦生物质炭
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。湖北小麦生物质炭
