土壤的世界以及他們支持的生物群，是主要的吸收，托管，並釋放有機碳的係統。深度為1米世界土壤估計17000億噸的和2米的土壤多達24000億噸（圖1 ） 。據估計，額外的5600億噸，載於陸地生物群（植物和動物） 。與此相反，在大氣中的碳據估計，總共7500億噸。因此，在土壤中有機的碳數額時4倍於陸地生物群落，3倍於大氣圈。
在土壤中有機碳的數量空間和時間變量，取決於平衡投入與產出。投入是指由於光合作用過程從大氣中吸收二氧化碳並將其納入了土壤中的殘留物的植物和動物。產出是由於分解土壤有機質，在厭氧條件下釋放二氧化碳和甲烷在（包括CO2和CH4的溫室氣體）。在某些情況下，分解的有機物也可能導致釋放一氧化二氮，這是另一種強大的溫室氣體。
土壤中的有機碳含量在大多數情況下不到土壤重量的5 ％並且一般主要集中在表層遊20至40 厘米（即所謂的表土） 。然而，含量各不相同變化很大，在一些幹旱地帶重量不到1 ％，例如土壤（Aridisols幹旱土 ），含有50 ％或以上澇淹有機土，例如土壤如Histosols （有機土）（表1 ）。除了有機碳含量，土壤（主要是幹旱和半幹旱地區）也含有大量儲備以鈣和鎂碳酸鹽形態的無機碳。這些碳儲量估計總額約6950至7480億噸。雖然沒有機碳那樣可靠，土壤無機碳往往在酸性條件下被溶解和受浸出。
有機碳含量高的土壤被稱為有機土壤，通常情況下長期形成飽和水產生的氧氣不足，這反過來又抑製分解，並促進積累的不完全分解的有機質被稱為泥炭。這種淹水地區不同稱為沼澤地，沼澤，或更一般來說，濕地。這些土壤往往排放甲烷（沼氣），但釋放率比起好氣條件下的二氧化碳排放率低得多。當轉換為農業用途，
這樣的土壤一般都排水良好，以及由此曝氣加速分解，加速排放二氧化碳。栽培泥炭土壤每公頃一年可能會失去多達20噸的碳。在熱帶和亞熱帶氣候大約一半的溫帶氣候，這些土壤傾向於收縮和不均勻沉降，甚至可著火和燃燒失控。
特別令人關注的是濕地的永久凍土寒冷地區（稱為Gelisols凍土 ），這些地區包括富饒的西伯利亞和部分加拿大和阿拉斯加（圖2 ）。這裏包含巨大為分解的有機質庫存。由於大麵積的泥炭豐富凍土受到對氣候變暖的影響，他們將趨於解凍了，雖然仍然飽和，釋放出甲烷。最終，當耗盡的多餘的水和曝氣，好氧分解會發生，泥炭將釋放二氧化碳。在氣候變暖，加強排放溫室氣體融化的一個例子是一個積極的反饋意見，其中全球變暖的人為原因溫室氣體排放量可能會導致二次釋放更多的溫室氣體經排水的泥沼地，從而進一步加劇全球氣候變暖。
除了寒冷地區泥炭地，大約有10 ％的全球泥炭地發生在熱帶低地並載有大約70頁??中的碳沉積深20米深的熱帶泥炭地，豐富的熱帶泥炭取包含東南亞（印尼，馬來西亞， 文萊和泰國），以及部分地區的亞馬遜盆地。其中一些儲存量似乎已被農業排水以及與厄爾尼諾現象有關的激烈的幹旱所破壞。這種幹旱可能的結果在自發燃燒的泥炭和植被這可能會導致迅速大量排放二氧化碳。隨著越來越多的熱帶沼澤森林和泥炭地被排幹和轉化為農業，他們可能會使更多的二氧化碳排放量到大氣中，結果是厄爾尼諾事件成為更激烈的或頻繁的氣候變暖。
Histosols（有機土）和Aridisols（幹旱土）是可能受到氣候變化的影響另外兩個土壤類型。 Histosols（有機土） 是有機土壤含有大量集中泥炭。在畜牧業，農業，工業和城市地區土壤漸漸幹燥溫暖及少雨（見圖3 ） 。耕作刺激微生物分解土壤有機質，同時沒有補充，特別是沒有講物質歸還到土壤中（留下很少有機殘留物） ，或者是讓土壤休閑期間相當時期。有機碳的損失是通過氧化和侵蝕的表土。一些栽培土壤可隨著時間的推移，失去多達三分之一到三分之二的原始有機質之含量。因此，這些土壤質量退化，因為他們的肥力降低和其結構是不穩定的。因此，減輕溫室效應的重要目標是減少甚至扭轉這種土壤排放溫室氣體。
雖然農業土壤在過去是明顯的大氣CO2的來源。其目前的碳赤字提供了一個機會來吸收分氣候，增強氧化可能導致加速氧化，並釋放大量的碳二氧化碳到大氣中。 Aridisols（幹旱土）覆蓋約12％ 陸地表麵。他們特別容易受到傷害進而引起水土流失，鹽堿化和荒漠化。 溫度升高將增加蒸發強度，因此季節性用水短缺發生。
氣候變化可能通過影響降雨強度和數量，植被覆蓋和土地使用格局會影響到土壤侵蝕。而多雨的條件可能加劇的危險水蝕，幹燥條件可能會加強風力侵蝕。但氣候變的幹旱，植被覆蓋退化其景觀類似於沙漠，則是荒漠化發生。
