碳汇（Carbon Sink），是指通过植树造林、植被恢复等措施，吸收大气中的二氧化碳，从而减少温室气体在大气中浓度的过程、活动或机制。与碳汇相对的是碳源（Carbon Source）指产生二氧化碳之源，既来自自然界，也来自人类生产和生活过程。根据来源不同，碳汇可分为自然碳汇和人工碳汇两种类型。

碳汇的概念最早由联合国环境规划署提出，后被国际气候变化专门委员会(IPCC)所采纳。“碳汇”一词来源于《联合国气候变化框架公约》缔约国签订的《京都议定书》，1997年12月，为缓解全球气候变暖趋势，149个国家和地区的代表在日本京都通过了《京都议定书》，并于2005年2月16日在全球正式生效。该议定书中（UNFCCC）将碳汇（Carbon Sink）定义为：清除大气中产生的温室气体、气溶胶或温室气体前体的过程、活动或机制。

联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）认为，碳封存是陆地库或海洋库吸收含碳物质特别是二氧化碳的过程，也就是将有关物质入库的过程。物理固碳就是采用碳捕集、利用与封存（CCUS）等负排放技术将空气中二氧化碳以及其他温室气体捕获后深埋进地底或海底的碳库里。IPCC发布的《全球升温1.5℃特别报告》和第六次评估报告（AR6）分别将生物质能碳捕集与封存（BECCS）和直接空气捕集（DAC）等碳移除技术纳入CCUS技术内涵，这些技术与可再生能源相结合将提供负排放机会，从而降低大气中二氧化碳的浓度，减少气候风险。同时，IPCC也指出，如果大规模部署，大多数当前和潜在的二氧化碳移除措施可能对土地、能源、水、农业和粮食系统、生物多样性与其他生态系统功能和服务产生重大影响。生物封存包括从大气中直接移除二氧化碳，方法有土地利用变化、造林、再造林、植被恢复、填埋场碳储存以及增加农业土壤碳的做法（包括耕地管理、牧场管理等）。从这个意义上说，生态系统碳汇更强调各类生态系统及其相互关联的整体对全球碳循环的平衡和维持作用，是对传统碳汇概念的拓展和创新。

这里以陆地碳汇估算为例。陆地生态系统存在非常大的空间异质性，因此全球尺度上陆地生态系统碳汇估算通常采用碳平衡方程残余项解析法:人为活动向大气中排放的CO2(化石燃料燃烧和土地利用变化所导致的CO2排放)总量，减去大气CO2增量和海洋所固定的CO2，残余项即为陆地生态系统碳汇，亦称剩余陆地碳汇。这一间接估算方法的优点在于避开了陆地生态系统空间异质性的难题，由相对比较容易获取的大气和海洋碳收支以及人为活动碳排放数据得到。但是，由于残余项包含了碳平衡方程中其他变量的所有误差，其估算结果的不确定性仍然很大。由于大气层CO2混匀较快，该方法仅适用于全球尺度，而如何准确估算区域尺度陆地碳收支，是学术界面临的一个巨大挑战。

区域陆地生态系统碳收支估算方法大体可分为“自下而上(Bottom-up)”和“自上而下(Top-down)”两种不同类型。“自下而上”的估算方法是指将样点或网格尺度的地面观测、模拟结果推广至区域尺度，常用的“自下而上”方法包括清查法、涡度相关法和生态系统过程模型模拟法等。“自上而下”的估算方法主要指基于大气CO2浓度反演陆地生态系统碳汇，即大气反演法。需要指出的是，不同估算方法的优缺点和不确定性来源不尽相同。

清查法

清查法主要基于不同时期资源清查资料的比较来估算陆地生态系统(主要是植被和土壤)碳储量变化，即陆地生态系统碳汇强度。如森林资源清查数据，计算木材蓄积量变化，再通过生物量转换方程推导出森林生物量碳储量变化。对于缺乏连续清查数据的生态系统类型，如灌木、草地等，则可建立植被碳储量观测值和遥感植被指数之间的统计关系，结合遥感植被指数变化，估算植被碳储量变化。此外，利用不同时期的土壤普查数据与野外实测资料，同样可以估算不同时期土壤碳储量的变化。汇总植被与土壤碳储量的变化，即可以得到整个区域的生态系统碳汇。

涡度相关法

根据微气象学原理，直接测定固定覆盖范围(Footprint，通常数平方米到数平方千米)内陆地生态系统与大气间的净CO2交换量，据此通过尺度上演估算区域尺度净生态系统生产力(NEP)，涡度相关法主要优点在于可实现精细时间尺度(例如每半小时)上碳通量的长期连续定位观测，从而能反映气候波动对NEP的影响。

生态系统过程模型模拟法

基于过程的生态系统模型通过模拟陆地生态系统碳循环的过程机制，对网格化的区域和全球陆地碳源汇进行估算，它是包括全球碳计划在内的众多全球和区域陆地生态系统碳汇评估的重要工具。模型模拟法的优势在于可定量区分不同因子对陆地碳汇变化的贡献，并可预测陆地碳汇的未来变化。其局限性主要包括:(1)模型结构、参数以及驱动因子(如气候、土地利用变化数据等)仍存在较大不确定性；(2)目前的生态系统过程模型普遍未考虑或简化考虑生态系统管理(如森林管理、农业灌溉等)对碳循环的影响；(3)多数模型未包括非CO2形式的碳排放(如生物源挥发性有机物)与河流输送等横向碳传输过程。由于不同模型在结构、参数和驱动因子等方面的显著差异，TRENDY、MsTMIP、ISI-MIP等多模型比较计划研究均表明，生态系统过程模型模拟结果仍存在很大的不确定性，给区域陆地生态系统碳汇模拟的可靠性带来较大争议。

大气反演法

大气反演法是基于大气传输模型和大气CO2浓度观测数据，并结合人为源CO2排放清单，估算陆地碳汇。不同于“自下而上”的方法，大气反演法的优点在于其可实时评估全球尺度的陆地碳汇功能及其对气候变化的响应。

计算中国陆地生态系统碳汇大小

清查法估算中国陆地碳汇为0.21~0.33PgCa−1(考虑内陆水体碳沉积量~0。02PgCa−1)，生态系统过程模型估算结果为0.12~0.26PgCa−1。

从海陆生态系统角度，碳汇可分为海洋碳汇和陆地碳汇两大类。

海洋碳汇包括沿海生态碳汇、海水生态碳汇和人工海洋碳汇。其中，沿海生态碳汇主要由海岸植被固碳效应和沿海沉积物负载形成，海水生态碳汇主要由海洋碳泵效应形成，这两种碳汇与季风洋流条件、陆源有机物输入、海岸地理条件和人为活动直接相关，人工海洋碳汇的可行性需要综合考虑对海洋生态的影响。

陆地碳汇包括陆地植被碳汇、自然地质碳汇和人工地质碳汇。其中，陆地植被碳汇是通过森林植被、草地植被以及湿地植被等植物的光合作用实现，受气温与降水、大气成分、土地利用变化以及自然干扰等因素的影响。自然地质碳汇主要由土壤碳汇和岩石风化碳汇组成，土壤碳汇受区域植被条件、气候条件和土壤利用等因素影响，而碳酸盐岩和硅酸盐岩风化作用吸收大气CO2的岩石风化碳汇主要受气温、降水、岩石类型、水文条件以及人类活动的影响。人工地质碳汇是将捕集后的CO2注入地下指定区域进行长期封存形成，其封存能力受地质构造、储盖条件、地热、地层水动力、油气潜力和盆地勘探开发程度等因素的影响。

目前，全球 100 多个国家及地区已经明确提出了碳中和的目标。中国作为碳排放大国，在第七十五届联合国大会上，也郑重宣布CO2排放力争于2030年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和的目标。为实现碳中和目标，除了通过新能源替代以及提高能效达成“减排”来减少大气 CO2含量外，大力发展固碳增汇技术也是重要的途径。据初步估算，中国在达峰时CO2排放量约为113亿t/a，在达到碳中和目标时排放CO2 40亿~80亿t，即使进行充分的能源转型，每年仍会有 25 亿 t 的 CO2排放需要通过固碳增汇来进行中和。因此，固碳增汇技术是实现碳中和的有效方法之一从气候环境、自然资源和社会经济等多种措施有机结合实现固碳增汇，是未来实现碳中和的有效途径。

以下介绍一些更为细致划分的主要碳汇：

森林碳汇

是指森林植物通过光合作用将大气中的二氧化碳吸收并固定在植被与土壤当中，从而减少大气中二氧化碳浓度的过程。林业碳汇是指利用森林的储碳功能，通过植树造林、加强森林经营管理、减少毁林、保护和恢复森林植被等活动，吸收和固定大气中的二氧化碳，并按照相关规则与碳汇交易相结合的过程、活动或机制。

1997年通过的《京都议定书》承认森林碳汇对减缓气候变暖的贡献，并要求加强森林可持续经营和植被恢复及保护，允许发达国家通过向发展中国家提供资金和技术，开展造林、再造林碳汇项目，将项目产生的碳汇额度用于抵消其国内的减排指标。

有关资料表明，森林面积虽然只占陆地总面积的1/3，但森林植被区的碳储量几乎占到了陆地碳库总量的一半。树木通过光合作用吸收了大气中大量的二氧化碳，减缓了温室效应。这就是通常所说的森林的碳汇作用。二氧化碳是林木生长的重要营养物质。它把吸收的二氧化碳在光能作用下转变为糖、氧气和有机物，为生物界提供枝叶、茎根、果实、种子，提供最基本的物质和能量来源。这一转化过程，就形成了森林的固碳效果。森林是二氧化碳的吸收器、贮存库和缓冲器。反之，森林一旦遭到破坏，则变成了二氧化碳的排放源。碳源是指自然界中向大气释放碳的母体，碳汇是指自然界中碳的寄存体。减少碳源一般通过二氧化碳减排来实现，增加碳汇则主要采用固碳技术。

草地碳汇

国内仍没有学者对草地碳汇进行界定，主要将吸收的二氧化碳固定在地下的土壤当中，多年生草本植物的固碳能力更强。世界上最大的草地碳汇位于南美洲的草原，其次是欧洲和中亚的温带草原，而干旱/半干旱地以及热带地区（如非洲和澳大利亚）的草原则为碳源。草原碳汇主要形成于天然和稀疏放牧草地，占全球草原碳汇的80%，主要分布在北美、欧洲和俄罗斯。中国草地资源丰富，草地面积约占全球草地面积的7%，其碳汇占全球草地碳汇的 4%~16%，表明中国草地碳汇具有较大的潜力。

耕地碳汇

耕地固碳仅涉及农作物秸秆还田固碳部分，原因在于耕地生产的粮食每年都被消耗了，其中固定的二氧化碳又被排放到大气中，秸秆的一部分在农村被燃烧了，只有作为农业有机肥的部分将二氧化碳固定到了耕地的土壤中。农田土壤碳汇通过采用保护性耕作措施、扩大水田种植面积、增加秸秆还田、增加有机肥施用、采用轮作制度和土地利用方式等，让农田土壤由碳源转化为碳汇。

土壤碳汇

土壤碳汇是指土壤沉积吸收和固定CO2所形成的碳汇。土壤中累积有2/3的陆地碳储量，高于陆地生物量和大气的碳累积量，具有碳储量大且储存时间长的特点。土壤碳汇的变化会直接影响到大气CO2浓度，是全球碳循环的重要组成部分。

海洋碳汇

海洋碳汇是将海洋作为一个特定载体吸收大气中的二氧化碳，并将其固化的过程和机制。海洋碳循环的过程主要通过海洋碳泵作用实现，从而使碳进行迁移和转换，以调节海洋的储碳量。海洋碳泵效应主要有海水溶解、海洋生物和微生物转化3种作用。地球每年三分之一左右的二氧化碳排放量都被海洋吸收了，自然界捕获的碳中有55%被储存在了海洋生态系统中，海洋也因此成为地球最大的碳库，科学家测算表明，海洋生态系统中储存的碳是陆地生态系统的20倍，是地球大气的50倍。

1997年12月，为缓解全球气候变暖趋势，由149个国家和地区的代表在日本京都通过了《京都议定书》，2005年2月16日在全球正式生效。由此形成了国际“碳排放权交易制度”。旨在减少全球温室气体排放的《京都议定书》是一部限制世界各国二氧化碳排放量的国际法案。议定书附件B中包括的各国（多数国家属于经济合作和发展组织及经济转轨国家）同意减少人为六种温室气体（二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟化碳和六氟化硫）的排放量，在2008—2012年的第一承诺期内排放量至少比1990年水平低5%。同时规定，包括中国和印度在内的发展中国家可自愿制定减少排放量目标。在此后一系列气候公约国际谈判中，国际社会对森林吸收二氧化碳的汇聚作用越来越重视。《波恩政治协议》《马拉喀什协定》将造林、再造林等林业活动纳入《京都议定书》确立的清洁发展机制，鼓励各国通过绿化、造林来抵消一部分工业源二氧化碳的排放，原则同意将造林、再造林作为第一承诺期合格的清洁发展机制项目，意味着发达国家可以通过在发展中国家实施林业碳汇项目抵消其部分温室气体排放量。

2003年12月召开的《联合国气候变化框架公约》第九次缔约方大会，国际社会就已将造林、再造林等林业活动纳入碳汇项目达成了一致意见，制定了新的运作规则，为正式启动实施造林、再造林碳汇项目创造了有利条件。

2009年12月7日至19日，《联合国气候变化框架公约》第15次缔约方会议暨《京都议定书》第５次缔约方会议在丹麦哥本哈根召开。来自193个缔约方大约4万名各界代表出席，119名国家领导人和国际机构负责人出席。2009年12月19日，会议以决定附加文件方式通过了“哥本哈根协议”。他们认为，尽管这一协议不具约束力，但它第一次明确认可2度温升上限，而且明确了可以预期的资金额度。

2010年后，社会各界及政府高度重视碳汇相关领域发展及科学知识普及，每年都会有年度的“碳汇十大事件”“双碳十大事件”等评选发布，代表中国对碳汇相关概念的重视及发展迈上新台阶。

为应对气候变化的严峻形势，中国政府不断规划设计低碳发展路径和战略，多个重要场合反复重申、强调，2015年《巴黎协定》后中国政府积极响应并承诺“力争CO2排放于2030年前达到峰值”；2020年第75届联合国大会上提出“争取2060年前实现碳中和”的宏伟目标。

碳汇交易是指买卖与减缓气候变化相关的碳汇单位或减排量的活动。这种交易旨在通过市场机制促进全球范围内的温室气体减排目标实现，如《巴黎协定》等国际气候协议或国家减排承诺所设定的目标。

碳汇交易的基本原理是：

排放主体（如企业、国家）如果其实际排放量超过获得的排放配额，可以通过购买额外的碳汇单位来完成减排任务；反之，如果实际排放量低于配额，则可以将多余的碳汇单位在市场上出售以获得经济利益。

用一个简单例子描述碳交易：

年初，有两个公司A和B，A公司每年规定排放二氧化碳100吨/年，B也是规定排放二氧化碳100吨/年；政府发放给A的碳配额是100吨/年，发放给B的碳配额也是100吨/年；年底，A公司通过节能改造，仅排放二氧化碳80吨，多余的20吨二氧化碳配额，就可以在碳交易市场上出售获得利润。反观B公司，可能为了扩大产能，加班加点生产，没有时间和资金去搞节能改造，导致二氧化碳排放达到120吨，和政府给的100吨碳配额相比，多排放了20吨二氧化碳。此时，B公司只能去碳交易市场上购买20吨碳配额。

通过这一系列操作，A公司剩余的碳配额就满足了B公司的碳排放需求，碳交易最终得以实现。最终的效果是，A和B的二氧化碳排放总量锁定在200吨，没有超过起初200吨的配额限制，顺利完成了碳减排目标。

碳汇交易通常有两个主要市场：公开市场和自愿市场。

公开市场：一些国家或地区实施强制性的碳排放限额制度（如碳排放交易体系），企业必须购买足够的碳汇来弥补其超过排放限额的部分。在这种强制性市场中，碳汇单位的价值由市场供需和政府政策来决定。

自愿市场：除了强制性市场，还有一些自愿的碳市场，企业或个人可以自愿购买碳汇单位来抵消其自身的温室气体排放，以实现更环保的经营或生活方式。

碳汇交易对于气候变化的应对非常重要，它为减排活动提供了经济激励，并促进了技术创新和可持续发展。然而，碳汇交易也需要规范和监管，以确保交易的透明度、真实性和可持续性。

目前在碳汇市场上来看，交易较多的是林业碳汇，以下具体介绍：

林业碳汇交易是将林木所产生的碳汇量作为标的进行交易的行为，能够实现生态价值和经济价值的双赢。林业碳汇从分类上看，包括林木经营性碳汇和造林碳汇两种。前者是农户在经营现有林木资源的基础上，确保林木能够产生持续和稳定的碳汇；而后者则是农户通过造林的方式对林木资源进行维护和管理，促其增汇的过程。林木产生的碳汇量需要通过计量与核证才能够成为标的资产，而林农通过市场机制参与碳汇经营或造林项目，才能获得收益。林业碳汇交易是农户通过对林木、作物资源和土地资源的有效利用实现减排的经济行为。林木资源丰富的地区可以通过多元化的形式和途径实现生态价值，而林业碳汇交易在诸多方式中能够充分发挥自然资源资产权能的经济价值。

随着国际气候合作的不断深入，林业碳汇交易的机制逐渐发展为以下三类：一是国际气候合作机制下的林业碳汇项目，如CDM林业碳汇项目、发展中国家减少毁林和森林退化(以下简称“REDD+”)项目;二是独立碳排放交易机制下的林业碳汇项目，如由世界自然基金会(WWF)、世界自然保护联盟(IUCN)等发起和支持实施的黄金标准(Gold Standard, 简称“GS”)项目、由非营利组织维拉(VERRA)建立的核证碳标准(Verified Carbon Standard, 简称“VCS”)项目;三是各国自愿减排交易机制下的林业碳汇项目，如中国以国家核证自愿减排量(China Certified Emission Reduction, 简称“CCER”)为载体的自愿减排交易机制下的林业碳汇项目。

获取碳汇主要涉及以下两个方面：增加自然碳汇和创建人工碳汇。这些方法有助于吸收和储存二氧化碳，以减缓气候变化。以下是一些获取碳汇的方法：

森林保护和再造：保护现有的森林不被砍伐和破坏，并进行森林再造以扩大森林覆盖面积。树木通过光合作用吸收二氧化碳，将其转化为生物质，同时在根系和土壤中储存有机碳。

湿地保护和恢复：湿地是优秀的碳汇，湿地植物和土壤有助于吸收大量的二氧化碳。保护现有湿地和恢复被破坏的湿地有助于增加碳汇。

草原保护和管理：草原生态系统有助于吸收并储存大量碳。适当的管理，例如适时放牧和植被保护，可以增加碳汇。

人工林：人为种植林木或森林，特别是在土地上种植快速生长的树木，以增加碳汇。

碳捕捉和封存技术：发展和采用碳捕捉和封存技术，如碳捕集发电厂和工业碳捕集装置，以捕捉和封存工业排放的二氧化碳。生态系统修复：修复退化的生态系统，使其重新成为健康的碳汇。

2011年8月3日，为进一步推进清洁发展机制项目在中国的有序开展，促进清洁发展机制市场的健康发展，对《清洁发展机制项目运行管理办法》进行了修订。

2020年10月28日，《自然》科学期刊上一个国际团队的研究报告也再次表示，中国的西南地区和东北地区的“碳汇”，占了中国整体陆地的35％还多一点。

2022年，都昌县与易高天成(北京)科技有限公司成功签约水稻种植温室气体减排项目，这是江西省首个签约落地的农业碳汇项目。

2022年5月，全国首个农业碳汇交易平台在厦门落地。

2022年5月，福建首例双壳贝类海洋渔业碳汇交易项目完成。

2022年5月23日，全国首个农业碳汇服务驿站在厦门市同安区莲花镇军营村设立，开启为农户提供“农业碳汇+绿色金融”的下沉式服务新模式。

2022年6月26日，中国林学会发布了“十三五”期间林草科技十大进展。其中，开发竹林碳汇多尺度联合监测技术体系，实现竹林碳汇时空动态的快速准确计测，为实现中国森林质量精准提升和森林碳汇精准估测提供重要科技支撑。

2022年7月，鄂尔多斯市乌审旗首个碳汇林示范区在国有无定河林场建成。2022年8月17日，福鼎市茶产业发展中心与中国人寿财险福建省分公司签约，为福鼎市特色农业产业提供300万元碳汇损失风险保障，标志着农业碳汇保险率先在福建实现创新突破。

巩固和提升生态系统碳汇能力，是贯彻新发展理念、实现碳达峰碳中和的重要行动，是推动生态文明建设、减缓和适应气候变化的重要举措。近日，自然资源部、国家发展改革委、财政部、国家林草局联合印发了《生态系统碳汇能力巩固提升实施方案》（以下简称《方案》）。

《方案》以生态系统碳汇能力巩固和提升两个关键、科技和政策两个支撑为主线，研究提出了到2025年、2030年的主要目标和重点任务。

《方案》明确，“十四五”期间，基本摸清中国生态系统碳储量本底和增汇潜力，初步建立与国际接轨的生态系统碳汇计量体系，加快构建有利于碳达峰碳中和的国土空间开发保护格局，促进生态保护修复取得明显成效。生态系统碳汇能力稳中有升，为实现碳达峰碳中和目标奠定坚实生态基础。“十五五”期间，生态系统碳汇调查监测评估与计量核算体系不断完善，支撑碳达峰碳中和的国土空间开发保护格局和用途管制制度全面建立并严格实施，山水林田湖草沙一体化保护修复取得重大进展，生态功能重要地区生态系统多样性、稳定性、持续性明显提升，生态系统碳汇技术、标准、市场和政策体系逐步健全，国际影响力持续提高。生态系统碳汇能力持续巩固和提升，为减缓、适应气候变化和实现碳达峰碳中和目标作出贡献。

《方案》提出，生态系统碳汇能力巩固提升包括四个方面重点任务。一是守住自然生态安全边界，巩固生态系统碳汇能力。包括构建绿色低碳导向的国土空间开发保护新格局、助力巩固生态系统碳汇能力，严格保护自然生态空间、夯实生态系统碳汇基础，强化国土空间用途管制、严防碳汇向碳源逆向转化，全面提高自然资源利用效率、减少资源开发带来的碳排放影响，强化生态灾害防治、降低灾害对生态系统固碳能力的损害等5项举措。二是推进山水林田湖草沙系统治理，提升生态系统碳汇增量。包括统筹布局和实施生态保护修复重大工程、持续提升生态功能重要地区碳汇增量，突出森林在陆地生态系统碳汇中的主体作用、增强草原碳汇能力，整体推进海洋、湿地、河湖保护和修复，提升农田和城市人工生态系统碳汇能力，加强退化土地修复治理等5项举措。三是建立生态系统碳汇监测核算体系，加强科技支撑与国际合作。包括构建生态系统碳汇调查监测评估体系、完善拓展生态系统碳汇计量体系、大力加强科技支撑、促进国际交流合作等4项举措。四是健全生态系统碳汇相关法规政策，促进生态产品价值实现。包括强化生态系统碳汇法治保障、健全体现碳汇价值的生态保护补偿机制、推进生态系统碳汇交易、完善生态保护修复多元化投入机制等4项举措。

《方案》要求，从加强组织领导、推进试点示范、强化公众参与等方面加强组织实施，形成生态系统碳汇工作合力。

《方案》是今后一段时期中国生态系统碳汇工作的指导和依据，自然资源部将会同有关部门积极推动落实。