土壤的世界以及他们支持的生物群，是主要的吸收，托管，并释放有机碳的系统。深度为1米世界土壤估计17000亿吨的和2米的土壤多达24000亿吨（图1 ） 。据估计，额外的5600亿吨，载于陆地生物群（植物和动物） 。与此相反，在大气中的碳据估计，总共7500亿吨。因此，在土壤中有机的碳数额时4倍于陆地生物群落，3倍于大气圈。
在土壤中有机碳的数量空间和时间变量，取决于平衡投入与产出。投入是指由于光合作用过程从大气中吸收二氧化碳并将其纳入了土壤中的残留物的植物和动物。产出是由于分解土壤有机质，在厌氧条件下释放二氧化碳和甲烷在（包括CO2和CH4的温室气体）。在某些情况下，分解的有机物也可能导致释放一氧化二氮，这是另一种强大的温室气体。
土壤中的有机碳含量在大多数情况下不到土壤重量的5 ％并且一般主要集中在表层游20至40 厘米（即所谓的表土） 。然而，含量各不相同变化很大，在一些干旱地带重量不到1 ％，例如土壤（Aridisols干旱土 ），含有50 ％或以上涝淹有机土，例如土壤如Histosols （有机土）（表1 ）。除了有机碳含量，土壤（主要是干旱和半干旱地区）也含有大量储备以钙和镁碳酸盐形态的无机碳。这些碳储量估计总额约6950至7480亿吨。虽然没有机碳那样可靠，土壤无机碳往往在酸性条件下被溶解和受浸出。
有机碳含量高的土壤被称为有机土壤，通常情况下长期形成饱和水产生的氧气不足，这反过来又抑制分解，并促进积累的不完全分解的有机质被称为泥炭。这种淹水地区不同称为沼泽地，沼泽，或更一般来说，湿地。这些土壤往往排放甲烷（沼气），但释放率比起好气条件下的二氧化碳排放率低得多。当转换为农业用途，
这样的土壤一般都排水良好，以及由此曝气加速分解，加速排放二氧化碳。栽培泥炭土壤每公顷一年可能会失去多达20吨的碳。在热带和亚热带气候大约一半的温带气候，这些土壤倾向于收缩和不均匀沉降，甚至可着火和燃烧失控。
特别令人关注的是湿地的永久冻土寒冷地区（称为Gelisols冻土 ），这些地区包括富饶的西伯利亚和部分加拿大和阿拉斯加（图2 ）。这里包含巨大为分解的有机质库存。由于大面积的泥炭丰富冻土受到对气候变暖的影响，他们将趋于解冻了，虽然仍然饱和，释放出甲烷。最终，当耗尽的多余的水和曝气，好氧分解会发生，泥炭将释放二氧化碳。在气候变暖，加强排放温室气体融化的一个例子是一个积极的反馈意见，其中全球变暖的人为原因温室气体排放量可能会导致二次释放更多的温室气体经排水的泥沼地，从而进一步加剧全球气候变暖。
除了寒冷地区泥炭地，大约有10 ％的全球泥炭地发生在热带低地并载有大约70页??中的碳沉积深20米深的热带泥炭地，丰富的热带泥炭取包含东南亚（印尼，马来西亚， 文莱和泰国），以及部分地区的亚马逊盆地。其中一些储存量似乎已被农业排水以及与厄尔尼诺现象有关的激烈的干旱所破坏。这种干旱可能的结果在自发燃烧的泥炭和植被这可能会导致迅速大量排放二氧化碳。随着越来越多的热带沼泽森林和泥炭地被排干和转化为农业，他们可能会使更多的二氧化碳排放量到大气中，结果是厄尔尼诺事件成为更激烈的或频繁的气候变暖。
Histosols（有机土）和Aridisols（干旱土）是可能受到气候变化的影响另外两个土壤类型。 Histosols（有机土） 是有机土壤含有大量集中泥炭。在畜牧业，农业，工业和城市地区土壤渐渐干燥温暖及少雨（见图3 ） 。耕作刺激微生物分解土壤有机质，同时没有补充，特别是没有讲物质归还到土壤中（留下很少有机残留物） ，或者是让土壤休闲期间相当时期。有机碳的损失是通过氧化和侵蚀的表土。一些栽培土壤可随着时间的推移，失去多达三分之一到三分之二的原始有机质之含量。因此，这些土壤质量退化，因为他们的肥力降低和其结构是不稳定的。因此，减轻温室效应的重要目标是减少甚至扭转这种土壤排放温室气体。
虽然农业土壤在过去是明显的大气CO2的来源。其目前的碳赤字提供了一个机会来吸收分气候，增强氧化可能导致加速氧化，并释放大量的碳二氧化碳到大气中。 Aridisols（干旱土）覆盖约12％ 陆地表面。他们特别容易受到伤害进而引起水土流失，盐碱化和荒漠化。 温度升高将增加蒸发强度，因此季节性用水短缺发生。
气候变化可能通过影响降雨强度和数量，植被覆盖和土地使用格局会影响到土壤侵蚀。而多雨的条件可能加剧的危险水蚀，干燥条件可能会加强风力侵蚀。但气候变的干旱，植被覆盖退化其景观类似于沙漠，则是荒漠化发生。
