土壤中含有大量的碳，全球土壤中可儲存的碳為大氣的 2-3 倍，然而若土壤成分遭受變化，碳含量也可能隨之損失。幾個世紀以來，農業的成長導致全球土壤有機碳存量減少，產生的碳債達約1330億噸。增加土壤有機碳 (Soil Organic Carbon, SOC)，也就是增加土壤中碳匯(carbon sink)的作法有利於減緩和適應氣候變遷、減少土地退化和保護生物多樣性，更進一步維繫糧食安全，因此相關措施的探討在今日迫在眉睫。土壤碳固存 (Soil Carbon Sequestration, SCS) 作用主要發生在大氣二氧化碳轉移至土壤中時，例如植物透過光合作用吸收二氧化碳、土壤中生物將落葉等天然物質轉化為有機質時。雖然植物在光合作用過程中會消耗大量的二氧化碳，但大部分的碳會透過呼吸作用回到大氣中，需計算實際固定於土壤中的碳含量，而本文摘錄自OECD報告，將SCS定義為「從特定環境吸收和釋放二氧化碳的差值」。除了自然界之土壤外，SCS亦可實踐於農業土壤中，可在作物栽培或放牧用的土壤上進行。儘管許多方式皆可維持或增加土壤有機質含量，但實際上仍因各地氣候、土壤及實施類型而異。

一、農業土壤固碳的措施種類

聯合國IPCC「農業、林業與其他土地使用 (Agriculture, Forestry and Other Land Use, AFOLU) 」分類下的土壤碳固存範圍包含農業用地、有機土壤與林業的措施，而本文著重於探討農業土壤中的碳固存措施，分為耕地與草原，操作項目如下 (表一)：

二、全球土壤的固碳潛力

土壤碳固存 (SCS) 抵消全球二氧化碳排放的巨大潛力，引起了國際的興趣。在第 21 屆聯合國氣候變化大會 (Conference of the Parties, COP21) 所發起的「千分之四」倡議中，將全球使用化石燃料所產生的年碳排放量 8.9 Gt，除以世界土壤碳匯的估計值 2,400 Gt (8.9/2 400 = 0.004)，提出全球每年增加 0.4% 的土壤碳匯，即可中和所有化石燃料帶來的碳排放，佔全球溫室氣體排放量的 20-35%。意指全球陸域碳匯的小幅增加，已可對減緩氣候變遷產生貢獻。

然而2017年的研究顯示，在全球共 1.49 億平方公里的土地上，若每年要固存 8.9Gt 的碳，每年每公頃土地需固存 0.6Gt的碳。但由於全球部分區域被較低固碳能力的沙漠所覆蓋，再加上氣候變遷造成的土壤碳匯散失，全球適合採用土壤碳固存的土地大約僅占所有陸域面積的一半。若將全球土地每年增加 0.4% 土壤碳匯的目標限縮在農地上，則計算出全球農地每年需固存平均2.5 Gt的碳，才能抵消全球化石燃料消耗。然而根據相關研究，若未使用創新技術，要將農地土壤碳固存的量提高至平均每年2.5 Gt相當困難，在不考慮經濟限制的情況下，目前僅能固存平均 1.4 Gt 的量。

三、全球土壤碳固存發展潛力的區域差異

世界土壤碳固存措施的發展潛力因地區而異，亞洲地區耕地管理的潛力最高，高達 40%，集中在東亞和東南亞區域。其次為西歐的 26% 與俄羅斯的 11%。泥炭地 (peatland) 在碳固存方面有巨大的潛力，全球泥炭地集中在OECD國家如美國、芬蘭、日本與加拿大；非 OECD 國家如印尼、俄羅斯、中國、馬來西亞、白俄羅斯、蒙古、烏干達、巴布亞紐幾內亞、巴西和剛果等地，在非OECD國家，泥炭地面積約為 OECD 國家的兩倍，而位於熱帶地區的泥炭地，有較高的碳固存率。

一般而言，高緯度地區的土壤的碳匯含量較大，在北半球的 OECD 國家，土壤的碳匯量達到或接近最高值。在南半球國家如紐西蘭，將原生森林轉化為乳牛及綿羊的牧場的功能，通常可以增加土壤碳匯量。另外，在土壤碳匯接近飽和的地區，防止土壤碳流失的政策措施，比促進碳固存的措施更加重要。根據記錄，美洲大陸、撒哈拉以南的非洲和東南亞地區，由於森林和天然草地被用於農業的生產，地表上及地表下之碳流失情形顯著。因此，改善這些地區的管理措施，如加強養分管理、土壤管理和種植豆科植物種植等方式，才能大量增加碳固存率。此外，放牧管理也很重要，特別是在溫暖與乾燥的地區，由於過度放牧，這些地區特別容易受到土壤碳損失的影響。

四、採用土壤碳固存措施之技術及社會經濟障礙

儘管農業土壤碳固存有緩解氣候變遷的潛力，但實施上常存在障礙。報告整理了採用 SCS 措施的一些主要障礙：

(一) 經濟障礙：
SCS 措施可能需昂貴的前期設備成本。例如水資源及耕作管理措施的相關投資，以及農林操作設備等。即使在不需要資本投資的措施中，仍需要前期投入，例如種植覆蓋作物、或引入多年生作物的相關成本以及維護成本，以長期維持 SCS 措施。下表針對農業 SCS 措施相關的成本和收益進行彙整 (表二、表三)。

(二) 農地地主獲益的資訊和意識不足：
由於SCS 措施的適用性取決於不同地區的條件，因此需選擇要先了解當地的環境條件，才能實施合適的技術，但農民可能缺乏這些知識。此外，關於SCS 實踐以及保護性農業(Conservation agriculture)的優點，對農民而言仍可能存在重大資訊落差。

(三) 結構性障礙：
結構性條件如土地使用權和農場規模等，會影響農民 SCS 措施的採用。尤其在開發中國家，如在沒有產權的情況下，要建立改善的管理措施、確定土壤碳資產的所有權、及監測土壤碳固存方面可能會出現困難。

(四) 社會和文化障礙：
因一些 SCS 實踐需改變既有的習慣與做法，農民可能不願意實施。此類障礙在小型農場和歷史長久的農場中相當常見；然而，除了 SCS 會遇到這類的障礙，在永續土地管理實踐時亦會遇到。這些障礙因地區而異，且農場決策常受到這些因素的影響。