Con la aplicación del modelo existente de fertilizantes químicos, mejorar el rendimiento y la calidad del grano es un desafío. El arroz fragante es conocido por su aroma y sabor distintivos, pero generalmente produce menos grano que las variedades de arroz no fragante. Se ha realizado una investigación limitada sobre el potencial del biocarbón como solución para aumentar el rendimiento de grano del arroz fragante. En un ensayo de campo de dos años realizado en 2022 y 2023, se seleccionaron dos cultivares de arroz fragante, Meixiangzhan2 (MXZ2) y Xiangyaxiangzhan (XYXZ), como materiales experimentales. Estos cultivares de arroz se sometieron a cuatro tasas diferentes de aplicación de biocarbón: tratamiento sin biocarbón (T1); biocarbón con 0,375 t/ha (T2); biocarbón con 0,75 t/ha (T3); y biocarbón con 1,50 t/ha (T4). Los resultados mostraron que el rendimiento de grano de ambos cultivares aumentó en cierta medida en 2022 y 2023 (un aumento del 8,57-33,77% para MXZ2; un aumento del 6,00-21,59% para XYXZ). Además, bajo los tratamientos T2, T3 y T4, hubo un aumento en el número de panículas efectivas, la tasa de fijación de semillas, el peso de 1000 granos, la acumulación de biomasa, la tasa fotosintética neta y la concentración de CO intercelular. Sin embargo, la tasa de transpiración y la conductancia estomática disminuyeron. El contenido de 2-acetil-1-pirrolina (2-AP) aumentó con una mayor tasa de aplicación de biocarbón, y el contenido más alto se observó bajo el tratamiento T4 (153,54-178,32 ug/kg en 2022; 163,93-180,28 ug/kg en 2023). Las actividades de la prolina deshidrogenasa (PDH) y la sintasa de ácido 1-pirrolina-5-carboxílico (P5CS), así como los contenidos de prolina (PRO), ácido 1-pirrolina-5-carboxílico (P5C), delta1-pirrolina y metilglioxal, mejoraron bajo los tratamientos T2, T3 y T4 en comparación con el tratamiento T1. Además, bajo los tratamientos T2, T3 y T4, la tasa de arroz integral, la tasa de arroz descascarillado y la tasa de arroz entero aumentaron, mientras que el grado de tizne y la tasa de arroz tiznado disminuyeron. Nuestro análisis de correlación mostró que el rendimiento de grano estaba correlacionado positivamente con la acumulación total de biomasa, el número de granos por panícula y la tasa de fijación de semillas. Además, el contenido de 2-AP mostró correlaciones positivas con PRO, P5C, delta1-pirrolina y metilglioxal, y las actividades de PDH y P5CS. En conclusión, la aplicación de biocarbón a una tasa de 1,5 t/ha puede ser más efectiva para aumentar el rendimiento de grano y el contenido de 2-AP del arroz fragante.