指生态系统中碳素的物质循环。就构成生物体的碳素来说，自养性植物是以无机碳化合物为基础来制造有机物，而碳素循环就是从这种有机物出发的。生物把同化了的一部分有机物用于呼吸作用，结果产生二氧化碳排出体外。尸体或排泄物被土壤中微生物分解和吸收，通过呼吸作用排出的二氧化碳，是构成土壤呼吸的主要部分。难于分解的腐殖质，或煤炭、石油等已碳化的碳素，一部分被用作燃料或其他用途，仍变成二氧化碳气返回大气中。这些变化，如果从量上来看，首先，占大气含量的 0.03％（容量）左右的二氧化碳，总量约为 26．× 1011 吨，其中碳素为 7× 1011 吨左右。在海洋中以二氧化碳、碳酸盐、碳酸氢盐的形态已被溶解的碳素量估计为 4× 1013 吨。还有，以石灰岩、腐殖质等形态沉积的碳总量约为 2× 1016 吨。每年被植物同化的碳素总量，去掉植物呼吸的消耗后，估计在陆地上约积有 2— 4× 1010 吨，在海洋中约有 1— 2× 1016 吨。在正常状态下的植物群落，同化的碳素量和由于枯枝脱落而损失的碳素量大致相等，这些可被动物或微生物氧化而生成二氧化碳。地球整体大体上是处于这种常规状态中，因此大气中的二氧化碳浓度很久以来一直保持着恒定的状态。近年来由于煤炭和石油消费激增，伴随释放出的二氧化碳估计为 4— 5× 104 吨，因此，认为大气中的二氧化碳浓度有所增加。