碳以有机物或无机物的形态， 存在于大气、海洋、地壳、动植物之中，反复进行无机化与有机化，变化成各种物质，不断循环。

　　碳可能以二氧化碳 ( CO2 ) , 一氧化碳 ( CO ) ， 甲烷 （CH4）， 碳酸根 （CO??﹣）， 碳酸氢根（HCO3-）， 有机体， 化石燃料， 堆积物， 岩石等形态存在于自然界中。

　　作物通过光合作用固定能够空气中的二氧化碳，转化为有机碳化合物。一部分有机碳化合物用于植物组织的生长，还有一部分被分解，为植物提供能量。二氧化碳通过植物的呼吸，释放到大气中。生长组织中的茎、叶、根和果实等器官，在生命周期到来后，变成凋落物被微生物分解，为为生物提供能量。二氧化碳通过微生物的呼吸释放回大气中。这就是植物生态系统的碳循环。

　　植物在一年间会从大气中吸收 110 Pg 的碳， 但是因为呼吸而排放出的量为 50 Pg。因此固定量为 60 Pg。然而落叶或残根等植物遗体回到土壤圈的量，也是 60 Pg。 从整个自然界宏观的看， 通过植物生成与排放的碳量是处于平衡状态的。像植物这种碳收支平衡的状态，也叫作 “碳中和"。  实际上碳的处理或移动，仍然需要消耗能量， 因此也不能算是完全达到平衡。

　　活的微生物分解植物残体和微生物有机残体，混合后形成土壤有机质以碳的形式储存。微生物和植物通过自养呼吸和异养呼吸完成整个生态碳循环。

　　以果树为例，从苹果树在秋冬季叶片掉落，被微生物完全分解成为腐殖质，大约需要1~2年。树叶干物质比木质部少，有机物比例高，更易分解。地下部分不易观察，可以通过根的生命周期大致判断，根的凋落物、根系分泌物和根呼吸释放的碳大于地上部分枝叶凋落物（不包括光合作用的呼吸释放）。当年掉落的枝叶，一般是真菌进行分解，从学术资料上查询到，真菌分泌的酶能穿透叶片角质层和树枝、根系的木栓化部分（关于真菌分解的原理是结合技术资料得出，并非实践观察）。小型动物类（包括线虫、原生动物、螨虫等）在初始阶段会吞食和破碎枝叶及根系凋落物，相当于粉碎机，对较大体积的凋落物进行粉碎，更利于真细菌分解。细菌中的放线菌，分解植物残体的过程与真菌类似，通过分泌胞外酶进行分解。

　　通过真细菌分解产生二氧化碳、无机氮、多聚糖等。剩余的腐殖质以碳的形态保存在土壤里，提高土壤有机质和碳源。

　　如果植物呼吸作用受阻，或叶片光合作用减弱，就容易造成有机碳化合物的缺失，如果环境恶劣，就会严重影响作物生长，甚至植株死亡。

　　耕作对土壤呼吸影响巨大，透气性和水分条件的变化，使土壤胶体释放有机质的速度加快，短期内能显著提高农作物产量。长时间耕作后，土壤储备的有机质消耗大于存储，透气性下降，土壤板结，团粒结构被破坏。

　　人为干预的方法有：增施有机肥、休耕轮作。

　　碳平衡和土壤呼吸对农业生产意义重大，我们致力于可持续农业发展。