Padi hitam merupakan makanan sehat yang memiliki kadar antosianin tinggi. Produksi padi hitam di Indonesia rendah oleh karena itu sering dilakukan pemupukan relatif berlebihan, sehingga terjadi emisi N2O. Penelitian dilakukan untuk meningkatkan produksi padi hitam melalui pemupukan dan penggunaan bahan untuk mitigasi emisi N2O. Penelitian berupa percobaan menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) Faktorial dua faktor. Faktor 1: tanpa azolla, azolla segar 25 ton ha-1, dan azolla kompos 15 ton ha-1; faktor 2: tanpa biochar dan biochar 10 ton ha-1. Interaksi azolla dengan biochar berpengaruh nyata terhadap berat 1000 butir, interaksi azolla kompos dan biochar menghasilkan berat gabah 1000 buitr hingga 30 g pot-1, azolla segar dan biochar menghasilkan berat gabah 1000 butir hingga 29 g pot-1, azolla berpengaruh nyata terhadap Gabah Kering Panen (GKP),  azolla segar menghasilkan GKP hingga 3,08 ton ha-1 dan azolla kompos hingga 2,27 ton ha-1. Penggunaan Biochar mampu menekan emisi N2O dengan menghasilkan total rata-rata emisi N2O sebesar 79,2 g N2O ha-1 musim-1 dibandingkan media tanpa biochar sebesar 209,5 g N2O ha-1 musim-1. Kombinasi azolla segar dan biochar menghasilkan produksi tertinggi (3,08 ton ha-1) dengan emisi N2O lebih rendah (79,2 g N2O ha-1 musim-1) dibandingkan kontrol.