生物炭是一种类似木炭的材料，通过在缺氧条件下加热植物废弃物制成，常被宣传为一种将碳锁定在土壤中并减少一氧化二氮排放的方法，而一氧化二氮是一种强效温室气体。但最新研究表明，它对气候的影响并不稳定，且会明显取决于其制作方式以及表面所含成分。
在发表于《Biochar》期刊的一项研究中，研究人员测试了22种生物炭，这些样品由地中海地区常见的农业残余物制成，包括修剪废弃物、稻草、番茄作物残渣、葡萄秆和橄榄磨坊废弃物。相关材料分别在400 °C或600 °C下生产，随后被加入一种石灰质农田土壤中，以观察其对反硝化作用的影响。反硝化是微生物将硝酸盐转化为气态氮化合物的过程。
研究团队发现，其中11种生物炭使一氧化二氮排放平均下降48%，7种没有显著影响，4种则增加了排放。在某些生产条件下，由稻草、橄榄磨坊废弃物、芦竹和葡萄秆制成的生物炭增幅最为明显。
这一发现对农业具有重要意义，因为生物炭正越来越多地被视为气候智慧型农业的一项工具。一氧化二氮之所以尤其重要，是因为它在大气中寿命较长，而且在较短时间尺度上，其增温效应远强于二氧化碳。它也常常来自施肥土壤的排放。
为弄清为何有些生物炭有助减排而另一些却适得其反，研究人员挑选了其中8种进行第二项实验，并采用15N气体通量法，将一氧化二氮与氮气N2区分开来；后者是完全反硝化的无害终产物。这使科学家不仅能看到释放了多少气体，还能判断氮是否被完全转化，还是在生成一氧化二氮时就中途停止。
结果显示，用于制备生物炭的温度至关重要。在400 °C下生产的生物炭往往会使总反硝化作用提高28%，同时也更有利于一氧化二氮完全转化为N2。而在600 °C下生产的生物炭则使总反硝化作用下降53%，但剩余排放中的一氧化二氮占比更高。
研究还指出，表面化学性质是关键因素。生物炭表面的羧基是导致一氧化二氮排放升高的最强预测指标，尤其是在600 °C制成的生物炭中更为明显。电导率和pH值较高的生物炭也会促进亚硝酸盐积累，而这可能干扰土壤中正常的氮转化过程。
该研究第一作者María L. Cayuela表示，这些结果说明，不能把生物炭视为一种单一、统一的产品。它对土壤氮循环的影响取决于其生产方式，以及进入土壤时所携带的化学性质。
研究人员表示，他们的工作有助于为农民和政策制定者提供更精准的指导。未来建议不应再默认所有生物炭都能减少温室气体排放，而需要考虑原料、生产温度和表面化学性质，以便让改良剂与特定土壤和用途相匹配。