The mechanisms of crop response are

The mechanisms of crop response are covered later and in the absence of long-term data (other than terra preta), development of predictive certainty for the longevity and durability of yield and other effects, particularly in relation to specific crop and soil types, is critical to guide selection of feedstock, production method, and application rate. Predictability and certainty are required to assign a financial value to the agronomic value of biochar and to open the possibility for large-scale deployment.

3.3. Impact on soil performance and resource implications
Both the mineral and the organic components of soil influence water-holding capacity. Although higher levels of soil organic matter increase water-holding capacity and can be deliberately managed, changes will be temporary unless a regime is maintained. Glaser et al. (2002) reported that water retention in terra preta was 18% higher than in adjacent soils where charcoal was low or absent, and likely a combined consequence of higher biochar content and higher levels of organic matter that appear to be associated with charcoal in these soils. As biochar is broadly stable in soil, it has potential to provide a direct and long-term modification to soil water-holding capacity through its often macroporous nature (predominantly μm-sized pores), reflecting cellular structures in the feedstock from which it is typically produced. The direct impact of particle size distribution in biochar added to the soil may have a direct impact on soil texture at the macroscale, but this effect must be short-lived as physically biochar appears to divide rapidly in soil to particles of silt size or less ( Brodowski et al., 2007), presumably by abrasion and the effects of shrink–swell or freeze-thaw, etc. This suggests that in the longer term the effect of biochar on available moisture will be positive in sandy soils ordinarily dominated by much larger pores than present in biochar, rather neutral in medium-textured soils, and potentially detrimental to moisture retention in clay soils—though since preferential flow is important in cracking clays, the impact of biochar on the nature of soil cracking might be important. The usual measure for pore size distribution in soil is the moisture release curve, which shows how quickly moisture is drawn from a soil under increasing tension. Although this method is well suited to discriminating soils of contrasting texture, it is not well able to discriminate the effects of subtle differences in soil management at a particular location: levels of replication have not been sufficient to attach statistical significance to differences in mean characteristics of amended and non-amended soils. In recent work, moisture release curves were determined for a loamy sand field soil to which up to 88 t ha− 1 biochar had been applied ( Gaskin et al., 2007). For soils where biochar has been added at rates up to 22 t ha− 1 there was no difference compared to non-amended soil, but at the highest rate there was a significant effect at water potentials in the range 0.01–0.20 MPa. At the highest potential the volumetric water content was double that of soil without biochar added. Soils of lower bulk density are generally associated with higher soil organic matter, and bulk density provides a crude indicator for how organic matter modifies soil structure and pore-size distribution. Many studies where the effect of biochar on crop yield has been assessed have cited moisture retention as a key factor in the results. Soil temperature, soil cover, evaporation, and evapotranspiration affect soil water availability, so comparison of volumetric water content between biochar-amended and control soils in field experiments may be confounded by indirect effects, that is, on plant growth and soil thermal properties. In addition to the chemical stabilization of nutrients, modification of the physical structure of the bulk soil may result in biochar not simply increasing the capacity of soil to retain water, but also nutrients in soil solution.

There are several reasons why biochar might be expected to decrease the potential for nutrient leaching in soils, and thus enhance nutrient cycling and also protect against leaching loss. In field studies where positive yield response to biochar application has been observed, enhanced nutrient dynamics has been frequently cited as an explanation. However, the underlying processes have not been demonstrated directly, and no empirical or mechanistic description has been established. In general, both mineral and organic fractions of soil contribute to cation exchange capacity (CEC) in soil, although not in a summative manner. The CEC largely controls the flush of positively charged ammonium ions after fertilizer or manure application, and rapid mineralization of soil organic matter under favorable environmental conditions. These relatively loose associations do not automatically preclude acquisition by the plant, but have an important effect on mitigating losses of nitrate by leaching, and consequently on agronomy and avoided eutrophication of aquatic and marine environments. Only certain inorganic components of the soil contribute significant CEC due to mineralogy, abundance, and particle size and surface area, with certain types of clay being most important. On a mass basis the exchange capacity of soil organic matter is up to 50 times greater than for any mineral, but is a small proportion of soil mass in most agricultural situations, particularly under tropical conditions. In heavy textured soils in climates favoring organic matter about one-third of total CEC may derive from organic matter (Stevenson, 1982). Since the mineralization of organic matter is also a major source of ammonium in soil, increasing organic matter inputs to increase soil organic matter can potentially increase rather than decrease leaching losses. Available evidence suggests that the specific CEC of biochar is consistently higher than that of whole soil, clay minerals, or soil organic matter and analogy can be drawn to the very high CEC associated with activated carbon that defines its function as a sorption medium for decolorizing and purifying solutions. Since secondary thermal treatment of charcoal is one method for activating charcoal substrate, it is expected that of the process parameters that appear to affect the CEC of biochar, temperature should be the most critical (Gaskin et al., 2007). This function of biochar arises from specific surface area, which increases with temperature through the formation of micropores (Bird et al., 2008), and the abundance of carboxyl groups on those surfaces. The apparent proliferation of carboxyl groups on char surfaces over time, within or outside the soil environment, suggests either partial oxidation of accessible surfaces by biotic and abiotic processes (Cheng et al., 2006) or, alternatively, chemisorption. To develop understanding of this process and the rate at which it proceeds, it may be necessary to perfect methods for recovery of larger samples of intact and increasingly aged biochar from field soils. Although information on the CEC of fresh pyrolysis products relates to limited feedstock and production conditions, and it appears that CEC can substantially develop prior to biochar application to soil. The inherent stability of biochar creates a distinction between the CEC that it provides, and CEC associated with soil organic matter. Importantly, there is no obvious constraint on the level of benefit that that could be attained with repeated addition, by incremental enhancement of CEC. Provided that biochar is biologically stable, the benefits of higher CEC could be achieved but without causing seasonal flushes of nitrate. It is possible that if biochar were proven to significantly impact retention of nutrients and benefit water dynamics at application rates feasible for strategic deployment in vulnerable catchments, it could assist in the mitigation of diffuse pollution from agriculture. It could also be possible to utilize its sorptive capacity to remove contamination in water treatment processes. Studies that demonstrate the capacity for biochar to remove nitrate (Mizuta et al., 2004) and phosphate (Beaton et al., 1960) have been cited in this context.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

กลไกการตอบสนองของพืชจะรวมอยู่ในภายหลัง และในกรณีข้อมูลระยะยาว (ไม่ใช่เทอร์ preta), พัฒนารู้งานในลักษณะนี้และอายุการใช้งานของผลผลิตและผลกระทบอื่น ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับการครอบตัดและชนิดของดิน เป็นสิ่งสำคัญเพื่อเป็นแนวทางเลือกของวัตถุดิบ วิธีการผลิต และแอพลิเคชันอัตรา แอพพลิเคชันและแน่นอนจะต้องกำหนดค่าเงินค่าลักษณะทางของ biochar และเปิดโอกาสสำหรับขนาดใหญ่ใช้

3.3 ผลกระทบต่อผลประสิทธิภาพและทรัพยากรดิน
ทั้งแร่และส่วนประกอบอินทรีย์ของดินมีอิทธิพลต่อกำลังถือน้ำ ถึงแม้ว่าระดับสูงดินอินทรีย์เพิ่มกำลังถือน้ำ และสามารถจัดจงใจ เปลี่ยนแปลงจะมีชั่วคราวเว้นแต่เป็นรักษาระบอบการปกครองแบบ Glaser et al. (2002) รายงานว่า น้ำคงใน preta เทอร์คือ 18% สูงกว่าในดินเนื้อปูนติดที่ถ่านได้ต่ำ หรือ ขาด และมีแนวโน้มรวมเวร biochar สูงเนื้อหา และสูงกว่าระดับของอินทรีย์ที่ต้องเกี่ยวข้องกับถ่านในดินเนื้อปูนเหล่านี้ เป็น biochar มั่นคงทั่วไปในดิน มีศักยภาพให้ตรง และระยะยาวแก้ไขกำลังถือน้ำดินผ่านของมัก macroporous ธรรมชาติ (ส่วนใหญ่ μm-ขนาดรูขุมขน), สะท้อนให้เห็นถึงโครงสร้างเซลลูลาร์ในวัตถุดิบซึ่งก็มักจะผลิต ผลกระทบโดยตรงของการกระจายขนาดอนุภาคใน biochar เพิ่มดินอาจมีผลกระทบโดยตรงบนพื้นผิวดินที่ macroscale แต่ผลนี้ต้องเป็นช่วงสั้น ๆ จริง biochar ปรากฏการ แบ่งอย่างรวดเร็วในดินอนุภาคตะกอนขนาด หรือน้อยกว่า (Brodowski et al., 2007), สันนิษฐานว่ารอยขีดข่วนและผลกระทบของการหด – บวมหรือตรึง-thaw ฯลฯ นี้แนะนำว่า ในระยะยาว ผลของ biochar มีความชื้นจะบวกในดินเนื้อปูนทรายปกติครอบงำ โดยมากรูขุมขนใหญ่กว่าใน biochar ค่อนข้างเป็นกลางในกลางพื้นผิวดินเนื้อปูน และผลดีอาจจะเก็บรักษาความชื้นในดินเนื้อปูนดิน — แม้ว่าขั้นตอนต้องเป็นสำคัญแตก clays ผลกระทบของ biochar กับลักษณะของดินถอดอาจสำคัญ วัดปกติสำหรับการกระจายขนาดของรูขุมขนในดินความชื้นออกโค้ง ซึ่งแสดงความเร็วดึงความชื้นจากดินใต้เพิ่มความตึงเครียด ได้ แม้ว่าวิธีนี้จะเหมาะกับดินเนื้อปูนรับการจำแนกของห้องพื้นผิว ไม่ดีสามารถเหยียดผลกระทบของการจัดการดินในตำแหน่งเฉพาะนอร์เวย์: ระดับของการจำลองแบบไม่มีเพียงพอที่จะแนบนัยสำคัญทางสถิติกับความแตกต่างในลักษณะเฉลี่ยของดินเนื้อปูนแก้ไข และ แก้ไขไม่ ในการทำงานล่าสุด ความชื้นออกโค้งถูกกำหนดสำหรับดินทรายฟิลด์ loamy ที่ซึ่งได้ 88 t ha− 1 biochar เคยใช้ (Gaskin et al., 2007) ในดินเนื้อปูนที่ biochar ได้เพิ่มราคาขึ้นไป 22 t ha− 1 มีไม่แตกต่างเมื่อเทียบกับดินที่ไม่แก้ไข แต่อัตราสูงสุดที่ มีผลสำคัญที่ศักยภาพน้ำในช่วง 0.01-0.20 แรง ที่มีศักยภาพสูงสุด ปริมาณน้ำ volumetric ถูกคู่ที่ของดินโดย biochar เพิ่ม ดินเนื้อปูนของความหนาแน่นน้อยจำนวนมากอยู่โดยทั่วไปที่เกี่ยวข้องกับอินทรีย์ดินสูง และความหนาแน่นจำนวนมากบ่งชี้น้ำมันดิบสำหรับวิธีอินทรีย์ปรับเปลี่ยนโครงสร้างของดินและการกระจายขนาดของรูขุมขน หลายการศึกษาที่มีการประเมินผลของ biochar ผลผลิตพืชได้อ้างรักษาความชื้นเป็นปัจจัยสำคัญในผลลัพธ์ อุณหภูมิของดิน ดินปะ ระเหย และ evapotranspiration มีผลต่อดินน้ำพร้อมใช้งาน เพื่อเปรียบเทียบน้ำ volumetric เนื้อหาระหว่างแก้ไข biochar และควบคุมในฟิลด์ทดลองอาจจะ confounded โดยผลกระทบทางอ้อม คือ ในพืชที่เจริญเติบโตและดินคุณสมบัติความร้อน นอกจากเสถียรภาพทางเคมีของสารอาหาร การปรับเปลี่ยนโครงสร้างทางกายภาพของดินจำนวนมากอาจส่งผลใน biochar ไม่เพียงแค่เพิ่มกำลังการผลิตของดินเพื่อรักษาน้ำ แต่สารอาหารในดินแก้ปัญหา

มีหลายเหตุผลที่ทำไม biochar อาจคาดว่าจะลดโอกาสของการละลายธาตุอาหารในดินเนื้อปูน และจึง เพิ่มธาตุอาหารขี่จักรยาน และยัง ป้องกันการละลายสูญเสีย ในฟิลด์การศึกษาที่มีการสังเกตตอบรับผลตอบแทนบวก biochar ประยุกต์ dynamics เพิ่มธาตุอาหารได้แล้วมักอ้างถึงเป็นคำอธิบาย อย่างไรก็ตาม กระบวนการต้นแบบได้ไม่ถูกแสดงโดยตรง และมีการสร้างคำอธิบายกลไกการทำ หรือประจักษ์ ทั่วไป เศษอินทรีย์ และแร่ของดินช่วยจุ cation exchange (พบกับ CEC) ในดิน แม้ว่าไม่ใช่ในลักษณะ summative พบกับ CEC ควบคุมล้างประจุแอมโมเนียบวกคิดค่าธรรมเนียมหลังจากการใช้ปุ๋ยหรือมูล และ mineralization อย่างรวดเร็วของดินอินทรีย์ภายใต้สภาพแวดล้อมดีมาก สมาคมเหล่านี้ค่อนข้างหลวมได้โดยอัตโนมัติห้ามซื้อจากโรงงาน แต่มีผลกระทบสำคัญในการบรรเทาความสูญเสียของไนเตรตโดยละลาย และจากนั้นบนเกษตรศาสตร์และหลีกเลี่ยงเคของสภาพแวดล้อมทางน้ำ และทางทะเล พบกับ CEC สำคัญ mineralogy อุดม สมบูรณ์ และขนาดอนุภาค และ พื้นที่ผิว มีส่วนร่วมเพียงบางส่วนประกอบอนินทรีย์ของดิน กับชนิดของดินสำคัญที่สุด โดยรวมตาม กำลังแลกเปลี่ยนดินอินทรีย์ถึง 50 เท่ามากกว่าสำหรับแร่ใด ๆ แต่เป็นสัดส่วนเล็ก ๆ ของมวลดินในสถานการณ์สุดเกษตร โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สภาพเขตร้อน ในดินเนื้อปูนพื้นหนักในสภาพอากาศที่นความอินทรีย์สำคัญประมาณหนึ่งในสามของทั้งหมดที่พบกับ CEC อาจมาจากอินทรีย์ (สตีเวนสัน 1982) Mineralization ของอินทรีย์เป็น แหล่งสำคัญของแอมโมเนียในดิน เพิ่มอินทรีย์ปัจจัยการผลิตเพื่อเพิ่มอินทรีย์ดินสามารถอาจเพิ่มนอกจากขาดทุนการละลายลดลง มีหลักฐานแนะนำว่า พบกับ CEC เฉพาะของ biochar จะสูงกว่าทั้งดิน แร่ธาตุดิน หรือดินอินทรีย์อย่างสม่ำเสมอ และเปรียบเทียบสามารถออกไปพบกับ CEC สูงมากที่เกี่ยวข้องกับคาร์บอนที่กำหนดทำหน้าที่เป็นสื่อดูด decolorizing และบริสุทธิ์โซลูชั่น รองรักษาความร้อนของถ่านเป็น วิธีหนึ่งในการเปิดใช้งานพื้นผิวถ่าน ที่คาดไว้ว่า พารามิเตอร์กระบวนการที่จะมีผลต่อการพบกับ CEC ของ biochar อุณหภูมิควรที่สำคัญที่สุด (Gaskin et al., 2007) Biochar ฟังก์ชันนี้เกิดจากผิวบริเวณ ซึ่งเพิ่มขึ้นกับอุณหภูมิโดยตรง micropores (นกร้อยเอ็ด al., 2008), และความอุดมสมบูรณ์ของกลุ่ม carboxyl บนพื้นผิวเหล่านั้น การออกซิเดชันบางส่วนของพื้นผิวเข้ากระบวน biotic และ abiotic (Cheng et al., 2006) การแนะนำขยายชัดเจนกลุ่ม carboxyl บนพื้นผิวของอักขระเวลา ภายใน หรือภาย นอกสภาพแวด ล้อมดิน หรือ หรือ chemisorption การ การพัฒนาความเข้าใจของกระบวนการนี้และอัตราที่จะดำเนินการ อาจจำเป็นต้องสมบูรณ์แบบวิธีการกู้คืนตัวอย่างขนาดใหญ่ของ biochar เหมือนเดิม และมีอายุมากขึ้นจากฟิลด์ดินเนื้อปูน แม้ว่าข้อมูลพบกับ CEC ของไพโรไลซิสดผลิตภัณฑ์เกี่ยวข้องกับวัตถุดิบที่จำกัดและเงื่อนไขการผลิต และปรากฏว่า พบกับ CEC สามารถมาก พัฒนาก่อนประยุกต์ biochar ดิน ความมั่นคงโดยธรรมชาติของ biochar สร้างความแตกต่างระหว่างพบกับ CEC ที่ให้ และพบกับ CEC ที่เกี่ยวข้องกับดินอินทรีย์ สำคัญ มีข้อจำกัดไม่ชัดเจนในระดับที่เป็นประโยชน์ที่สามารถบรรลุได้ด้วยซ้ำนอกจากนี้ โดยปรับเพิ่มขึ้นของพบกับ CEC Biochar เป็นชิ้นที่ มีเสถียรภาพ ทรงพบกับ CEC สูงสามารถทำได้ แต่ไม่ทำให้เกิดฤดูกาล flushes ของไนเตรต มันเป็นไปได้ว่า ถ้า biochar ได้พิสูจน์แล้วว่าส่งผลกระทบต่อการเก็บรักษาสารอาหาร และประโยชน์น้ำ dynamics ราคาโปรแกรมประยุกต์ที่เป็นไปได้สำหรับการปรับใช้เชิงกลยุทธ์ใน catchments เสี่ยงอย่างมาก มันสามารถช่วยในการลดปัญหามลพิษกระจายจากเกษตร คุณอาจยังสามารถใช้ผลิตของ sorptive เอาปนเปื้อนในกระบวนการบำบัดน้ำ การศึกษาที่แสดงให้เห็นถึงกำลังการผลิตสำหรับ biochar เอาไนเตรต (Mizuta et al., 2004) และฟอสเฟต (Beaton et al., 1960) ได้รับการอ้างถึงในบริบทนี้

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

กลไกการตอบสนองของพืชปกคลุมในภายหลัง และในกรณีที่ไม่มีข้อมูลระยะยาว ( มากกว่า Terra เปรต ) , การพัฒนาความเชื่อมั่นและความยืนยาวและความทนทานของผลผลิตและผลกระทบอื่น ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในความสัมพันธ์กับพืชประเภทที่เฉพาะเจาะจง และดิน มีคู่มือการเลือกวัตถุดิบ การผลิต และการใช้อัตราความสามารถในการคาดการณ์และความเชื่อมั่นจะต้องกําหนดค่าทางการเงินในทางคุณค่าของไบโอชาร์และเปิดโอกาสสำหรับการใช้งานขนาดใหญ่ .

. . ผลกระทบต่อประสิทธิภาพของดินและทรัพยากรนัย
ทั้งแร่และส่วนประกอบของดินอินทรีย์อิทธิพลน้ำโฮลดิ้งจำกัดแม้ว่าจะสูงกว่าระดับของอินทรีย์วัตถุในดินเพิ่มน้ำความจุถือและสามารถจัดการจงใจจะเปลี่ยนแปลงชั่วคราว จนกว่าระบบจะรักษา เกลเซอร์ et al . ( 2002 ) ได้รายงานว่า การเก็บรักษาน้ำใน Terra เปรตเป็น 18% สูงกว่าในดินที่ติดกับถ่านต่ำหรือขาดและอาจเป็นผลรวมของสูงกว่าไบโอชาร์เนื้อหาและระดับที่สูงขึ้นของอินทรีย์วัตถุที่ปรากฏจะเชื่อมโยงกับถ่านในดินเหล่านี้ เป็นไบโอชาร์มีเสถียรภาพวงกว้างในดิน มีศักยภาพที่จะให้บริการโดยตรง และระยะยาวการแก้ไขดินน้ำความจุถือผ่านธรรมชาติมักจะ macroporous ของมัน ( ยกเว้นμ m-sized รู )สะท้อนให้เห็นถึงโครงสร้างเซลล์ในวัตถุดิบจากการที่มันมักจะผลิต ผลกระทบโดยตรงของขนาดอนุภาคกระจายในไบโอชาร์เพิ่มดินอาจมีผลกระทบโดยตรงต่อเนื้อดินที่ macroscale แต่ผลกระทบนี้จะอายุสั้นเป็นทางกายภาพ ไบโอชาร์ปรากฏแบ่งได้อย่างรวดเร็วในอนุภาคของดินตะกอนขนาดหรือน้อยกว่า ( เบรอดอฟสกี้ et al . , 2007 )สันนิษฐานโดยการขัดถู และผลของการบวมหรือหดตัว และเกิด ฯลฯ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าในระยะยาวผลกระทบของไบโอชาร์ในความชื้นที่มีอยู่จะเป็นบวกในดินปกติ dominated โดยรูขนาดใหญ่กว่าปัจจุบันในไบโอชาร์ค่อนข้างเป็นกลางในดินเนื้อปานกลาง ,และอาจเป็นอันตรายต่อการเก็บรักษาความชื้นในดินดิน แต่เนื่องจากกระแสพิเศษสำคัญในการถอดรหัสดิน ผลกระทบของไบโอชาร์ในธรรมชาติของดินที่แตกอาจจะสำคัญ มาตรการปกติของขนาดรูพรุนในดิน คือ การลดความชื้นของเส้นโค้ง ซึ่งแสดงให้เห็นถึงวิธีการอย่างรวดเร็วความชื้นจากดินภายใต้ความตึงเครียดเพิ่มขึ้นถึงแม้ว่าวิธีนี้เป็นวิธีที่เหมาะที่จะจำแนกดินพื้นผิวตัดกัน มันไม่สามารถที่จะแยกแยะความแตกต่างที่ลึกซึ้งในผลของการจัดการดินในสถานที่เฉพาะ : ระดับการยังไม่เพียงพอที่จะแนบสถิติ ความแตกต่างในลักษณะของการแก้ไขและไม่แก้ไข หมายถึง ดิน ในงานล่าสุดเส้นโค้งปล่อยความชื้นโดยวิธีสนามทราย ดินร่วน ดินที่ได้ถึง 88 ไบโอชาร์ฮา− 1 ทีได้ถูกประยุกต์ ( กัสคิ่น et al . , 2007 ) สำหรับดินที่ไบโอชาร์ได้ถูกเพิ่มในอัตราถึง 22 T ฮา− 1 ก็ไม่ต่างอะไรกับไม่แก้ไขดิน แต่ในอัตราที่สูงที่สุดมีลักษณะสำคัญที่น้ำศักยภาพในช่วง 0.01 – 0.20 MPaที่ศักยภาพสูงสุดปริมาณน้ำเป็น 2 เท่าของปริมาตรดินโดยไบโอชาร์เพิ่ม ลดความหนาแน่นของดินโดยทั่วไปจะเกี่ยวข้องกับสูงกว่าดินอินทรีย์ และความหนาแน่นให้บ่งชี้ดิบว่าสารอินทรีย์ปรับเปลี่ยนโครงสร้างของดินและการกระจายตัวของขนาดรูพรุน .หลายการศึกษาที่ผลของไบโอชาร์ต่อผลผลิตพืชได้ถูกประเมิน ได้กล่าวถึงการเก็บรักษาความชื้นเป็นปัจจัยสําคัญในผลลัพธ์ที่ได้ อุณหภูมิ คลุมดิน การระเหยและการคายระเหยกระทบดิน และน้ำในดิน ดังนั้น การเปรียบเทียบปริมาณน้ำปริมาตรระหว่างไบโอชาร์แก้ไขและควบคุมดินในการทดลองภาคสนามอาจจะอับอายโดยทางอ้อม นั่นคือเกี่ยวกับการเจริญเติบโตของพืชและคุณสมบัติของดิน การระบายความร้อน นอกจากเคมีเสถียรภาพของสารอาหาร , การเปลี่ยนแปลงของโครงสร้างทางกายภาพของดิน เป็นกลุ่มที่อาจส่งผลในไบโอชาร์ไม่เพียง แต่เพิ่มความสามารถในการรองรับของดินเพื่อกักเก็บน้ำ แต่ยังมีธาตุอาหารในสารละลายดิน

มีหลายเหตุผลว่าทำไมไบโอชาร์อาจจะคาดว่าจะลดศักยภาพในการชะล้างธาตุอาหารในดินจึงช่วยเพิ่มธาตุอาหารและยังป้องกันการชะล้างขาดทุน ในด้านการศึกษาที่ให้ผลการตอบสนองทางไบโอชาร์โปรแกรมได้รับการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงธาตุอาหารได้มักอ้างเป็นคำอธิบาย อย่างไรก็ตาม ภายใต้กระบวนการยังไม่ได้แสดงให้เห็นโดยตรง และไม่มีกลไกเชิงประจักษ์หรือรายละเอียดได้ถูกก่อตั้งขึ้น โดยทั่วไปทั้งแร่ธาตุและอินทรีย์ ส่วนกลุ่มสนับสนุนความจุในการแลกเปลี่ยนประจุบวก ( CEC ) ในดิน แต่ไม่ใช่ในลักษณะที่พัฒนาขึ้น . CEC ส่วนใหญ่การควบคุมเปี่ยมแอมโมเนียมไอออนประจุบวก หลังจากใส่ปุ๋ยหรือใส่ปุ๋ยคอก และสูงอย่างรวดเร็วของอินทรีย์วัตถุในดินภายใต้สภาวะแวดล้อมที่ดีสมาคมหลวมค่อนข้างเหล่านี้ไม่ได้โดยอัตโนมัติขัดขวางการครอบครองโดยโรงงาน แต่จะมีผลกระทบสำคัญในการลดการสูญเสียของไนเตรทโดยการชะละลายและจากนั้นในพืชไร่ และ หลีกเลี่ยง ยูโทรฟิเคชันของน้ำและสภาพแวดล้อมทางทะเล . เฉพาะบางองค์ประกอบของดินอนินทรีย์มีส่วนร่วม CEC ) เนื่องจากแร่อุดมสมบูรณ์ และขนาดอนุภาค และพื้นที่ผิวกับบางชนิดของดินเป็นสำคัญ บนพื้นฐานการแลกเปลี่ยนความจุของมวลดินอินทรีย์ได้ถึง 50 เท่า สำหรับแร่ แต่เป็นส่วนน้อยของมวลดินในสถานการณ์ด้านการเกษตรมากที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สภาพอากาศร้อนชื้นในดินที่มีอินทรีย์วัตถุหนักในสภาพอากาศที่เป็นใจ ประมาณ 1 ใน 3 ของปริมาณทั้งหมด อาจได้มาจากอินทรีย์วัตถุ ( สตีเวนสัน , 1982 ) เนื่องจากการของสารอินทรีย์ที่เป็นแหล่งที่มาหลักของแอมโมเนียในดิน เพิ่มผลผลิตอินทรีย์ เพื่อเพิ่มอินทรีย์วัตถุในดินสามารถอาจเพิ่มมากกว่าลดการชะล้างขาดทุนหลักฐานที่มีอยู่แสดงให้เห็นว่าปริมาณที่เฉพาะเจาะจงของไบโอชาร์อย่างต่อเนื่องสูงกว่าของดิน ทั้งแร่ดินเหนียวหรือดินอินทรีย์ และคล้ายคลึงสามารถวาดให้สูงมาก ปริมาณที่เกี่ยวข้องกับถ่านกัมมันต์ที่กำหนดหน้าที่เป็นสื่อกลางในการชำระและกระดูก โซลูชั่นเนื่องจากการรักษาความร้อนรองถ่านเป็นวิธีหนึ่งในการเปิดใช้งานแผ่นถ่านคาดว่าของพารามิเตอร์ของกระบวนการที่ปรากฏจะมีผลต่อปริมาณของไบโอชาร์ อุณหภูมิน่าจะสําคัญที่สุด ( กัสคิ่น et al . , 2007 ) ฟังก์ชันของไบโอชาร์ที่เกิดจากพื้นที่ผิวจำเพาะซึ่งเพิ่มขึ้นกับอุณหภูมิที่ผ่านการ micropores ( นก et al . , 2008 )และความอุดมสมบูรณ์ของหมู่คาร์บอกซิบนพื้นผิวเหล่านั้น การปรากฏของหมู่คาร์บอกซิบนถ่านพื้นผิวตลอดเวลา ภายในหรือภายนอก สภาพแวดล้อม ดิน แนะนำให้บางส่วนสามารถเข้าถึงได้โดยกระบวนการออกซิเดชันของพื้นผิวการไร่ ( เฉิง et al . , 2006 ) หรืออีกวิธีหนึ่งคือ ทางเคมี เพื่อพัฒนาความเข้าใจของกระบวนการนี้และอัตราที่เนินมันอาจเป็นวิธีที่สมบูรณ์แบบสำหรับการกู้คืนของตัวอย่างขนาดใหญ่ของเหมือนเดิมและอายุที่มากขึ้นจากดินไบโอชาร์ฟิลด์ แม้ว่าข้อมูลเกี่ยวกับปริมาณของผลิตภัณฑ์ไพโรสดเกี่ยวข้องกับวัตถุดิบและการผลิต จำกัด เงื่อนไข และปรากฏว่า CEC อย่างมากสามารถพัฒนาก่อนไบโอชาร์ใช้ดินความมั่นคงที่แท้จริงของไบโอชาร์สร้างความแตกต่างระหว่าง CEC ที่ มันมี และพัฒนาที่เกี่ยวข้องกับดินอินทรีย์ ที่สำคัญมีไม่ชัดข้อจำกัดในระดับของผลประโยชน์ที่สามารถบรรลุซ้ำ นอกจากนี้ โดยการเพิ่มประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นของ CEC . ให้ไบโอชาร์จะได้มั่นคงประโยชน์ของ CEC สูงกว่าได้ แต่ไม่ก่อให้เกิดฤดูกาลวูบวาบของไนเตรท . มันเป็นไปได้ว่าไบโอชาร์ได้ถูกพิสูจน์แล้วว่ามีผลต่อความคงทนของสารอาหารและประโยชน์ของน้ำที่อัตราการใช้เป็นไปได้สำหรับการใช้งานเชิงกลยุทธ์ใน catchments เสี่ยง มันอาจช่วยในการลดการแพร่กระจายมลพิษจากเกษตรกรรมมันอาจจะเป็นไปได้ที่จะใช้ความสามารถของ sorptive เพื่อลบปนเปื้อนในกระบวนการบำบัดน้ำ . การศึกษาที่แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการกำจัดไนเตรท ( ไบโอชาร์ มิซุตะ et al . , 2004 ) และฟอสเฟต ( Beaton et al . , 1960 ) ได้ถูกอ้างถึงในบริบทนี้