Khả năng lưu trữ carbon liên quan lớn đến việc giảm biến đổi khí hậu. Nhiều loại hình hệ sinh thái được ghi nhận tích cực trong việc lưu trữ carbon, trong đó có vườn rừng.
Các mô hình vườn rừng phát triển tối đa cho thấy khả năng lưu trữ một lượng carbon đáng kể. Điều này được diễn ra là nhờ tốc độ trao đổi chất và quang hợp tăng giúp thực vật hấp thụ nhiều carbon hơn.
Khả năng cố định carbon của mỗi hệ thống vườn rừng là khác nhau. Chúng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại hệ thống, sự kết hợp của các loài, tuổi của các thành phần, vị trí địa lí, các yếu tố môi trường (như khí hậu và đất) và công tác quản lý.
Một khu vườn rừng phát triển với các hệ thống phức tạp có khả năng đạt tốc độ cô lập carbon tương đương với tốc độ được ghi nhận trong các khu rừng nhiệt đới. Một nghiên cứu trên vườn rừng cọ dầu châu Phi (Elaeis guineensis) đã cho thấy sự lưu trữ carbon cao trong những năm đầu tiên (trung bình 6.6 - 8.3 tấn carbon/ha/năm). Tỷ lệ này cao hơn nhiều so với một khu rừng thứ cấp 10 năm ở khu vực lân cận. Một nghiên cứu trên các vườn rừng 4-15 tuổi ở Rừng Đại Tây Dương ở bang Sao Paulo được quản lý bởi các gia đình nông dân địa phương cũng ghi nhận rằng lượng carbon trung bình mà các vườn rừng này có thể cố định là 6.6 tấn/1 ha.
Vườn rừng ở những vùng địa lý và khí hậu khác nhau cũng cho thấy khả năng cô lập carbon khác nhau. Vườn rừng ở khu vực ẩm ướt có tiềm năng cố định carbon cao hơn vườn rừng ở khu vực khô cằn hoặc bán khô cằn. Nhìn chung, độ đa dạng của loài càng cao và độ che phủ của cây càng dày thì khả năng cô lập carbon trong đất càng cao.
Mặc dù, khả năng cô lập carbon liên quan mật thiết đến việc giảm biến đổi khí hậu, tuy nhiên đây không phải là yếu tố phổ biến cho thấy hệ thống nào thực hiện tốt nhất các chức năng sinh thái thiết yếu của vườn rừng. Chẳng hạn, cây bạch đàn có khả năng lưu trữ lượng carbon lớn nhưng không đóng góp vào duy trì và tăng cường đa dạng sinh học.
Bên cạnh khả năng cô lập carbon, khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu cao của vườn rừng còn đến từ việc chúng có mùa thu hoạch dài hơn, ngăn chặn tác động của thời tiết khắc nghiệt như hạn hán, lũ lụt kéo dài, cung cấp bóng râm, nơi trú ẩn và nguồn thức ăn cho nhiều loài sinh vật.
Bên cạnh đó, vườn rừng còn có khả năng thay đổi vi khí hậu, bảo vệ những loại cây trồng (nhạy cảm) dưới ánh nắng trực tiếp, chắn gió, giảm nhiệt độ và tăng độ ẩm.
Vườn rừng là một hệ sinh thái có tầm quan trọng đặc biệt trong việc thích ứng với biến đổi khí hậu, thông qua khả năng lưu trữ lượng carbon khổng lồ. Mô hình nông nghiệp này cần được nhân rộng để góp phần tạo ra những “lá chắn xanh” để bảo vệ hành tinh của chúng ta.