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森林生態系統的作用
森林生態系統在碳循環中的作用從人類認識到溫室氣體尤其是二氧化碳濃度的升高會使全球氣溫變暖，從而帶來一系列嚴重生態環境問題時，就展開了對碳素循環的研究。而森林生態系統作為吸收二氧化碳釋放氧氣的一個大碳匯，在碳循環中起著非常重要的作用。全球森林面積為41.61億公頃，其中熱帶、溫帶、寒帶分別占32.9%、24.9%和42.1%。全球陸地生態系統地上部的碳為562Gt，森林生態系統地上部的含碳量為483Gt，占了86%。全球陸地生態系統地下部含碳量為1 272Gt，而森林地下部含碳約927Gt，占整個世界土壤含碳量的73%。
森林生態系統在碳循環中的作用主要取決於以下幾個方面：
生物量
森林生態系統的生物量貯存著大量的碳素，如按植物生物量的含碳量為45%～50%計，那么整個森林生態系統的生物量將近一半是碳素含量。森林的生物量與其成長階段的關係最為密切，一般森林據其年齡可分為幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林/過熟林，其中碳的累積速度在中齡林生態系統中最大，而成熟林/過熟林，其中碳的累積速度在中齡林生態系統中最大，而成熟林/過熟林由於其生物量基本停止增長，其碳素的吸收與釋放基本平衡。從森林的年齡結構來估算吸收碳素的潛力是決定森林生態系統碳匯功能的一個主要方面。目前，我國森林的結構以幼齡林、中齡林居多，因此我國森林生態系統中植物固定大氣碳的潛力很大。據王效科等估算，我國森林生態系統潛在的植物總碳貯量為8.41Pg，現有的實際碳貯存總量只是潛在的植物總碳貯量的44.3%。因此，如果我國的森林生態系統得到切實有效地保護，那么它將是中國一個重要的碳匯。
林產品
森林生態系統林產品的固碳量是個變化很大的因子。一般林產品根據其使用壽命可分為短期產品和長期產品。像燃料用木、紙漿用木等屬於短期產品，而膠合板、建築用木則屬於長期產品。林產品使用壽命的長短在很大程度上也決定著森林生態系統的碳匯功能。使用壽命長的林產品可以延緩碳素釋放，緩解全球大氣碳濃度的增加，一般來說，耐用林產品的使用壽命可達100～200a，在這么長時間裡，通過再造林完全可以實現碳素的良性循環。因此，應儘量加工耐用、使用壽命長的林產品。
植物枯枝落葉和根系碎屑
這一部分含碳量在整個森林生態系統中占的比例雖少，但也是一個不容忽略的碳庫，減緩它的沉澱和分解對於森林生態系統的固碳量也起到一定的作用。
森林土壤
這是森林生態系統中最大的碳庫。不同的森林其土壤含碳量具有很大的差別，在北部森林中森林土壤占有84%總碳量；溫帶森林土壤中的碳占到其總碳量的62.9%；在熱帶森林中，土壤中的含碳量占整個熱帶森林生態系統碳貯量的一半。全球森林土壤的含碳量為660～927Gt，是森林生態系統地上部的2～3倍。國內外很多學者都認識到森林土壤碳庫的重要作用，紛紛對其展開研究。目前，研究土壤碳庫及其碳循環和全球變化已成為土壤學的一個新的發展方向。
地球上的幾個碳庫
地球上最大的兩個碳庫是岩石圈和化石燃料，含碳量約占地球上碳總量的99.9%。這兩個庫中的碳活動緩慢，實際上起著貯存庫的作用。地球上還有三個碳庫——大氣圈庫、水圈庫和生物庫。這三個庫中的碳在生物和無機環境之間迅速交換，容量小而活躍，實際上起著交換庫的作用。
碳在岩石圈中主要以碳酸鹽的形式存在，總量為2.7乘以10的16次方噸；在大氣圈中以二氧化碳和一氧化碳的形式存在，總量有2×1012噸；在水圈中以多種形式存在；在生物庫中，則存在著幾百種被生物合成的有機物。這些物質的存在形式受到各種因素的調節。
在大氣中，二氧化碳是含碳的主要氣體，也是碳參與物質循環的主要形式。在生物庫中，森林是碳的主要吸收者,它固定的碳相當於其他植被類型的兩倍。森林又是生物庫中碳的主要貯存者，貯存量大約為4.82×1011噸，相當於目前大氣含碳量的2/3。
碳的地球化學循環
碳的地球化學循環控制了碳在地表或近地表的沉積物和大氣、生物圈及海洋之間的遷移,而且是對大氣二氧化碳和海洋二氧化碳的最主要的控制。
沉積物含有兩種形式的碳：乾酪根和碳酸鹽。在風化過程中，乾酪根與氧反應產生二氧化碳，而碳酸鹽的風化作用卻很複雜。含在白雲石和方解石礦物中的碳酸鎂和碳酸鈣受到地下水的侵蝕，產生出可溶解於水的鈣離子、鎂離子和重碳酸根離子。它們由地下水最終帶入海洋。
在海洋中，浮游生物和珊瑚之類的海生生物攝取鈣離子和重碳酸根離子來構成碳酸鈣的骨骼和貝殼。這些生物死了之後，碳酸鈣就沉積在海底而最終被埋藏起來。
二氧化碳可由大氣進入海水，也可由海水進入大氣。這種交換髮生在氣和水的界面處，由於風和波浪的作用而加強。這兩個方向流動的二氧化碳量大致相等，伴隨著大氣中二氧化碳量的增多或減少，海洋吸收的二氧化碳量也隨之增多或減少。
碳的生物循環
在碳的生物循環中，大氣中的二氧化碳被植物吸收後,通過光合作用轉變成有機物質，然後通過生物呼吸作用和細菌分解作用又從有機物質轉換為二氧化碳而進入大氣。碳的生物循環包括了碳在動、植物及環境之間的遷移。
綠色植物從空氣中獲得二氧化碳，經過光合作用轉化為葡萄糖，再綜合成為植物體的碳化合物，經過食物鏈的傳遞，成為動物體的碳化合物。植物和動物的呼吸作用把攝入體內的一部分碳轉化為二氧化碳釋放入大氣，另一部分則構成生物的機體或在機體內貯存。動、植物死後，殘體中的碳,通過微生物的分解作用也成為二氧化碳而最終排入大氣。大氣中的二氧化碳這樣循環一次約需20年。
一部分（約千分之一）動、植物殘體在被分解之前即被沉積物所掩埋而成為有機沉積物。這些沉積物經過悠長的年代，在熱能和壓力作用下轉變成礦物燃料——煤、石油和天然氣等。當它們在風化過程中或作為燃料燃燒時，其中的碳氧化成為二氧化碳排入大氣。如今，人類消耗大量礦物燃料對碳循環產生了重大影響。
一方面沉積岩中的碳因自然和人為的各種化學作用分解後進入大氣和海洋；另一方面生物體死亡以及其他各種含碳物質又不停地以沉積物的形式返回地殼中，由此構成了全球碳循環的一部分。碳的生物循環雖然對地球的環境有著很大的影響，但是從以百萬年計的地質時間上來看，緩慢變化的碳的地球化學大循環才是地球環境最主要的控制因素。
