生物炭是农林废弃物等的生物质在缺氧条件下热裂解形成的稳定的富碳产物，一般含有60%以上的碳元素，还含有氢、氧、氮、硫等其他主要元素。生物炭区别于木炭，生物炭原料来源可以是大多数的生物质，而木炭是木材在隔绝空气的条件下干馏得到的具有木材原来形状且质硬和多孔的炭；它也不是草木灰，生物炭是在缺氧条件下热裂解生成的，而草木灰是植物(草本和木本植物)完全燃烧后的灰烬。生物炭概念源于对亚马孙流域先民留下的“亚马孙黑土”增产作用明显的研究，经研究证实，这种黑色土壤富含稳定的生物炭，是土壤肥沃和作物增产的主要原因。

生物炭在农业上普遍应用于土壤培肥与改良。其在土壤培肥与改良的主要作用有：

1.生物炭除了含有大量碳，还含有一定量的矿质养分，可增加土壤中矿质养分含量，如磷、钾、钙、镁及氮，特别是畜禽粪便生物炭具有较高矿质养分，对贫瘠及沙质土壤的培肥作用明显。

2.生物炭大多呈碱性，可以作为石灰替代物，提高酸性土壤pH，改良酸性土壤。

3.生物炭具有一定的吸水能力，尤其是氧化后的生物炭可提高沙质土壤的持水量，从而改善土壤保水性。

4.生物炭具有离子吸附交换能力及一定吸附容量，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。

5.生物炭的孔隙结构及水肥吸附作用使其成为土壤微生物的良好栖息环境，为土壤有益微生物提供保护，促进有益微生物繁殖及活性。

6.与有机肥相比，生物炭在土壤中的稳定性很强，有机肥年矿化率为30%~40%，高温地区年矿化率甚至70%以上，而生物炭矿化过程可能长达数百年或更久，还田后不会因其自身分解而对土壤产生潜在危害，能持续发挥土壤改良与培肥作用。

生物炭用于农业可改良和培肥土壤，提高土壤作物生产率，促进土壤可持续利用及作物增产。在总结全球各地开展的相关研究时发现，当生物炭施用量在50吨/公顷(按纯碳计算)以下时，对作物产量的作用基本都是正向的。但考虑成本问题，在北京市大兴区长子营镇综合实验站的研究发现，生物炭用量在15~30吨/公顷(以生物炭计算，1~2吨/亩)，一年施用一次，连续施用3年，生物炭对上坝的培肥与改良能达到显著效果。