生物炭可作为农作物的养分来源。生物炭的养分种类和含量主要取决于原材料的性质和热解条件（热解温度，停留时间，气体环境）。养分含量高的原材料会形成富含养分的生物炭。例如，粪便和污水污泥产生富营养的生物炭。

主要必需营养元素（一）：氮素

由于作物对N的需求量很高，并且容易淋失，经氨挥发排放作用而损失的可能性也很高，因此N是土壤中制约植物生长和生产力养分之一。对于许多农业土壤来说，需要保证连续施用氮肥来保证作物产量。除了有机氮素（可水解N，水溶性N和不可水解N）之外，生物炭还包含无机氮素，例如NH4 -N，NO3--N和N2O-N，是植物可吸收利用的潜在氮源。尽管大多数生物质中的N含量都很低，但是由于减少了生物质的质量（主要是水分），所以在热解后N含量会增加。在原材料热解生产生物炭过程中，某些氮素以气体形式排出，造成氮素损失，因此并不是所有的N形态都在生物炭中存在。例如，某些氨基酸（例如含精氨酸的酰胺基）在生物质热解过程中大多转化为氨或其他气态形式的N，导致N损失。热解过程中N从原材料中到生物炭的转化途径如图4所示。生物炭的N含量范围很广（0.24％至6.8％）。尽管大多数生物炭的N含量较低（低于1.5％），但一些生物炭中的N含量较高，例如来自污水污泥的生物炭（6.8％），家禽垃圾（5.85％），草木废弃物（4.9％）。微藻生物炭中N含量较高，可达14.12％。生物炭中的N含量随着热解温度的升高而降低，这是因为随着热解温度的升高，部分氨基酸转化为吡啶-N和吡咯-N。随后，NH3在热解过程中挥发而损失大量的NH4 -N。由于热解过程中N的挥发损失，经酸化预处理的生物炭将降低总氮含量。有研究报道，在低温（250°C）下热解时，盐浸鸡粪（鸡粪中添加CaCl2和FeCl3·6H2O）生物炭增加了少量的总氮含量和NH4 -N含量。但是在350和550°C时，NH4 -N含量又再次下降。肖等人（2018）在分别用CaCl2，MgCl2.6H2O和FeCl3.6H2O矿物盐对生物质进行预热解后，在鸡粪生物炭中检测到NH4 -N含量分别为0.48、0.30和0.17 g kg-1。Chang等人研究表明，生物炭热解停留时间越长，小球藻生物炭中的N含量越高。但是，热解温度对藻类生物炭中N含量的变化更为复杂。藻类生物炭的N成分含量要比其他常见生物炭（如粪便和生物固体/污水污泥衍生的生物炭）高得多。因此，生产富氮生物炭需要着重考虑热解温度和原材料类型。