温室气体指的是大气中能吸收地面反射的太阳辐射,并重新发射辐射的一些气体,如水蒸气、二氧化碳、大部分制冷剂等.它们的作用是使地球表面变得更暖,类似于温室截留太阳辐射,并加热温室内空气的作用.这种温室气体使地球变得更温暖的影响称为“温室效应”.水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)、氧化亚氮 (N2O)、甲烷(CH4)、臭氧(O3)等是地球大气中主要的温室气体.
大气中的二氧化碳（CO2）是植物光合作用合成碳水化合物的原料,它的增加可以增加光合产物,无疑对农业生产有利.同时,它又是具有温室效应的气体,对地球热量平衡有重要影响,因此它的增加又通过影响气候变化而影响农业.此外,大气中具有温室效应的微量气体还有甲烷、氯氟烃、一氧化碳、臭氧等,总的温室效应中二氧化碳的作用约占一半,其余为以上各种微量气体的作用.
二氧化碳浓度有逐年增加的趋势,50年代其质量分数年平均值约315×10（-6）,70年代初已增加至325×10（-6）,已超过345×10（-6）,平均每年增加1.1.2×10（-6）,或每年约以0.3%的速度增长.综合多数测定结果,在工业革命以前的二氧化碳质量分数为275×10（-6）.
大气中二氧化碳浓度增加的主要原因是工业化以后大量开采使用矿物燃料.1860年以来,由燃烧矿物质燃料排放的二氧化碳,平均每年增长率为4.22%,而近30年各种燃料的总排放量每年达到50亿吨左右.
大气中二氧化碳增加的另一个主要原因是采伐树木作燃料.森林原是大气碳循环中的一个主要的“库”,每平方米面积的森林可以同化1~2kg的二氧化碳.砍伐森林则把原本是二氧化碳的“库”变成了又一个向大气排放二氧化碳的“源”.据世界粮农组织（FAO,1982）估计,70年代末期每年约采伐木材24亿立方米,其中约有一半作为燃柴烧掉,由此造成的二氧化碳质量分数增加量每年可达0.4×10（-6）左右.
近200年来,另一个主要的温室气体--甲烷的增加也十分迅速.人和草食动物的肠道、粪便、沼泽地,稻田等都是产生甲烷的“源”.此外,人类在开采天然气和煤炭时,也向大气中排放甲烷.在工业化以前,大气中的甲烷的质量分数只有0.7×10（-6）,已接近1.9×10（-6）,预计到2030年可达到2.34×10（-6）.