土壤pH是能够迅速判断生物炭改良土壤后一般化学状况并反映土壤酸碱度的指标。6.5-7.5是最佳土壤pH范围，它影响着土壤养分的有效性及微生物的活性。添加相同量膨润土，土壤pH随生物炭含量的增加而增加，由于生物炭的灰分中有可交换碱阳离子和碳酸盐的存在，生物炭一般为碱性，因此添加生物炭可提高土壤pH。 阳离子交换量（ＣEＣ）是一种重要的土壤特性，是反映可交换阳离子饱和度的百分比、土壤肥力与衡量土壤缓冲力的指标。施加改良剂后风沙土CEC有显著提高，研究表明，生物炭巨大比表面积和电荷密度可增加土壤阳离子交换量，且随着生物炭添加量的增加，土壤阳离子交换量增加。

土壤肥力和养分循环受土壤中有机质的影响，施加改良剂后土壤中有机质含量均有所提高，且随施加量的增加而增加。主要因为生物炭由秸秆等有机物质高温裂解制成，是一种富碳材料（碳含量的60-80％），通过关闭土壤养分环和碳封存来提高土壤中有机碳含量，由土壤的碳存量可以了解生物炭改良土壤理化性质及微生物活性的效率。添加生物炭及膨润土后，土壤氮磷钾元素含量均有显著提高。主要是因为生物炭本身含有丰富的氮磷钾等元素。生物炭还可以调节土壤中Ｎ循环过程，提高土壤中磷的含量，可以提高土壤对离子元素（Ｐ和Ｎ）的保留，有助于减少Ｎ２Ｏ气体排放。因此，将生物炭作为土壤改良剂，可以提高沙土土壤的肥力和作物生产率。