在全球持续变暖、自然灾害频繁的背景下，低碳农业应运而生。大致可以将农业分别为：化肥农业、有机农业和自然农业。由于施用化肥会对地球和人类产生多种负面作用，促使碳素排出、土地板结等，所以化肥农业很难符合低碳农业的要求。化肥农业是以氮磷钾及各种微量元素供应量的分析作为土地肥力及施肥的评判标准的；目前的有机农业、自然农业在生产过程中也大多沿用了化肥农业的评判标准，而对碳素的评价只是以土壤中有机质或腐殖质的多寡作为上述评判标准的补充提出。

从多个资料来源可以看出，不管是化肥农业还是有机农业、自然农业，都是对自古形成的自然生态系统的模仿和延伸，并在自然形成的土壤中进行耕种。他们对于理想土壤结构的描述都是基本一致的：腐殖质含量丰富、形成稳定的团粒结构等等。例举如下：

有团粒结构的土壤，松紧适度，通气保温保水保肥，扎根条件良好，能够从水、肥、气、热、扎根条件等诸肥力因素方面满足作物生长发育的要求，能使作物“吃饱、喝足、住得舒服”，从而获得高产。团粒结构通常是指土壤中近于圆球状小团聚体，其粒径为0.25~10mm，农业生产上最理想的团粒结构粒径为2~3mm，群众多称之为“蚂蚁蛋”、“米糁子”等。团粒结构多在有机质含量高，肥沃的耕层土壤中出现，我国东北地区的黑土，有机质含量达到100g/Kg，故表土层中具有大量的团粒结构。黑土集中分布的东北松嫩平原和三江平原，属温带温凉湿润季风性气候。在波状起伏的漫川漫岗上，生长着瑰丽的五花草甸，使黄土性母质积累了大量腐殖质，成为深厚肥沃的黑土。黑土有明显的淋溶过程和腐殖质积累过程，深度可达1.5m，呈粒状和团粒状结构，是我国最肥沃的土壤之一，是东北地区最重要的粮食生产基地。自然土壤自上而下可分为：枯枝落叶层、已经半腐解的枯枝落叶层、腐殖质层（颜色较暗）、灰化层（由于有机酸使矿物质蚀解，把部分有色物质淋溶到下层所致）、淀积层（由上层淋溶下来的物质如Fe、Mn、粘粒、有机质、碳酸钙等淀积而成，比较紧实）、母质层。----摘自《土壤肥料学通论》

土壤要有好的排水性、保水性和透气性，并富含植物所需的养分，植物才能长得好。理想的土壤由等比例的沙子、粘土和腐殖质混合而成。应当让你的花园或菜地里的土壤组成接近这个比例。----摘自《菜园里的学问》

为使作物健康生长，首要问题是构筑土壤基础。自然农业以免耕为基本，土壤有依靠微生物自然耕耘的能力，人们只要给微生物创造良好的生存条件就可以了。用稻草或落叶进行覆盖，既可以给微生物营造适宜的栖息之地，又可以防止杂草的蔓延，并用本地域的有机材料自制的有机肥料进行施肥。----摘自《自然农业》

不耕田：（不进行耕耘和中耕）。也就是说，即使人类不有意识地用机械耕耘它，在植物的根、微生物以及地里的动物的作用下，它也会受到生物性和化学性的耕耘，而且后者的效果更好。不施肥：在自然的土壤上，动植物的生活环境越活跃，土壤本身就越肥沃。因此，我放弃了种植农作物需要肥料的原则，提出了种植农作物靠土地本身、即无肥料栽培的原则。自然的土壤应在自然中实现肥沃。目前根本没有对农业中最基本的重要问题进行研究，如怎么做才能使农田以怎样的速度自然地肥沃起来等。一般地讲，农作物吸收最多的氮肥，其中70％由土壤和水供给，其余的30％由人提供。但是，如果只取水稻、小麦和水果的果实，而将稻草等作物的茎叶全部还田，其需要量为１０％多，如果再造些绿肥，就几乎无需施肥了。----摘自《一根稻草的革命》

以上表明农业生产过程中起关键作用的就是腐殖质，而腐殖质是由碳素含量丰富的秸秆、枯枝落叶等植物性材料转化而来的，所以从这点来讲最重要的也就是有机碳素。

xx（未经提取加工或化学处理）的植物性材料，象其它生命体一样，都是由细胞这一基本单元构成的，自然都含有生命物质所需要的氮磷钾及各种微量元素。在植物体中，这些营养元素都被固定在碳素形成的骨架中，只是含量有所不同而已。如果混合多种植物性材料，其中含有的营养元素将会更全面，我们可以叫其做全植物营养素。这样的话，评价了碳素，也就确定了其他元素的状况。另外，有机碳素含量充足的土壤处于理想的状态，各种有益微生物也会均衡生长，并会固定较缺乏的营养元素供自己和植物利用。所以从生态循环的角度考虑，自然农业应该以碳素作为主要考量对象，这样其他的营养元素也会随之完备并一同在植物和微生物组成的农业生态系统中进行循环。以碳素为主要考量对象就意味着将固氮等培肥的工作交还给微生物，人的主要工作是在一定的环境中、以一定的方式、添加一定数量的、经过一定加工的植物性材料，努力营造一个适于植物和微生物同生共长的生态循环系统，并维护该系统的正常运转。这里所指的植物性材料都是近期（一两年内）通过植物的光合作用，在微生物的参与下固定的，而不是多年以前固定的，包括石油、煤炭、泥炭开采和树木砍伐等不可再生或再生周期很长的资源，这样就不会对环境造成冲击，反而有利于生态环境的稳定。

动物性材料中氮素的含量较高，容易快速腐烂分解，放出有气味的氨气并且滋生苍蝇蚊虫及病菌，如果将其大量的加入土壤中将不利于有益微生物种群的均衡发展、腐殖质的形成和环境的清洁，不符合上述的定义。植物性材料中即使是豆科植物，只要不破坏植物原有的结构，就会有纤维素、半纤维素、木质素等较难分解物质的保护作用，使得营养物质会缓慢释出，较不会造成这种状况。不过，在利用植物性材料的过程中，也要保证较大的碳氮比，这样有利于种植环境的洁净、腐殖质的形成及微生物种群的营建和平衡。