日本理化研究所環境資源研究中心菊地淳領導的國際研究小組開發出“利用半碳化生物質改良土壤綜合評價法”，可通過綜合分析土壤的物理、化學和生物學特征對土壤進行改良。

土壤由大小不一的沙石、經微生物分解后殘留的腐殖質以及由雨水、河川等帶入的礦物質等多種物質組成。這些物質交織形成團粒結構，使土壤保持適度水分，并通過空氣通道向植物和土壤生物提供氧氣。

迄今為止，學術界發表了眾多關于土壤環境循環的研究報告，但角度大都比較單一。由于植物通過根部吸收營養、水分和進行呼吸，土壤特征對植物生長影響明顯。要維持植物正常生長，土壤中必須要有充分的濕度和空氣。比如在撒哈拉以南非洲，土壤非常干燥，含水后土質會變得極其堅硬，使農業栽培面臨很大困難。

研究小組發表在英國《科學報告》雜志上的報告稱，為改良土壤結構，他們利用核磁共振法(NMR)構建了結構分析方法。他們先對桐油樹落葉進行破碎處理，在無氧環境下低溫加熱至攝氏240度，制成半碳化生物質。然后通過紅外光譜法、熱分析法、粒度分布和二維溶液核磁共振法進行分析，并從代謝組分析結果確認了由熱分解形成的生物質中水分和半纖維素成分。

在上述分析的基礎上，研究小組把半碳化的桐油樹以各種比例混合在貧瘠土壤中，結果發現，經過改良的土壤形成了團粒結構，出現了結構穩定的物理特征，證明土壤保水能力提高。此外，土壤改良后還出現了植物與微生物共生現象。

研究人員稱，這一評價方法可對不斷擴大的荒漠地帶進行土壤改良，使其成為可耕種土地，從而為人口爆發式增長的非洲地區解決糧食問題帶來新的希望。