碳通量即碳从一个库转移到另一个库时的流量。例如，森林生态系统碳通量，就是单位时间单位面积上该森林的碳循环总量，其中植物光合作用的碳通量指的是固定的二氧化碳中的碳，土壤呼吸的碳通量包括了土壤微生物和植物根系、土壤动物的呼吸释放的碳；海洋的碳通量，则是单位时间单位面积海域碳增减的数量；河流的碳通量，就是单位时间流过河流某断面的有机碳和无机碳的总量。

测定某段时间内生物量（植物体干重）的变化的方法，是较为广泛使用的方法。缺点是对于森林等生态系统测算工作量很大，经常需要结合异速生长等模型推演不同树木个体的生物量。

用同化箱罩住植被地面或土壤表面，通过测定箱内的二氧化碳（CO₂）和甲烷（CH₄）等气体浓度的变化计算植被-大气或土壤-大气间的气体交换通量的方法。其中，静态气室-碱吸收法是被普遍使用的传统方法，但其最大的缺陷是不能进行短时间内连续测定。静态箱-气相色谱法在世界范围内被广泛使用，缺点是它会改变被测地表的物理状态，例如，因箱室的挤压和抽气时的负压引起偏差。动态（静态）气室-红外CO₂分析仪法是现在最理想的一种方法，优点是设备的成本低，便于进行不同生态系统类型和不同生态系统管理方式间的碳通量的比较，并可以进行室内的多种气体的精细分析，同时测定多种痕量气体的通量；其缺点是不适宜于森林或高秆作物群体的测定，更为严重的是被箱子罩住的植被生活环境会发生重大变化，改变了植被-大气，土壤-大气间的能量、水分和气体交换特征和平衡，使其测定结果很难反映实际情况。

通过逐项测定植物叶片的光合作用和呼吸作用、土壤微生物的呼吸作用，以及凋落物分解过程的碳通量，来评估生态系统的碳平衡状况的方法。叶片光合作用和呼吸作用的测定方法主要有半叶法、碱吸收测定法、氧电极测定法、红外气体分析仪测定法。土壤呼吸的测定方法主要有静态气室-碱吸收法、静态箱-气相色谱法、动态（静态）气室-红外CO₂分析仪法。对树干和根呼吸尚未有很好的测定方法，主要模仿土壤呼吸测定原理开发测定装置。凋落物分解速率的测定一般是分类进行：对枯叶和小枝常用尼龙网袋法（将凋落物样品袋置于定位样地中，定期回收并测定凋落物的分解量），对大枝条则用拴线法。上述大多数测定方法只适合于单叶或单株等有限的样品或样地，其测定数据的时间和空间代表性存在很多问题，还没有很好的方法将测定数据反演到群落水平。

将植物的物质生产过程和凋落物降解过程进行数学建模，并利用计算机模型估算生产力与分解速率的方法。该方法是当前研究的热点，适用于各种生态系统，但需要给生态系统碳循环过程的具体环节提供较好的数学方程描述，以及对方程中的各种参数进行较精确的测量或估算。

基于微气象学原理，通过直接测定和计算垂直风速变化和CO₂、水汽、温度的变化的协方差，计算湍流通量的方法。涡度协方差法是现今唯一能直接测量生物圈与大气间物质与能量交换通量的标准方法，是国际碳通量观测网络的一种主要技术，可直接测定生态系统碳通量从小时到数年的连续变化。但是，该方法对生态系统下垫面有严格的要求，当自然条件无法满足涡度相关技术要求时会导致观测误差。此外，涡度协方差技术是局域尺度观测方法，将来与遥感技术结合，或可实现对更大尺度和高分辨率的生态系统碳通量的长期定量观测。

基于大气CO₂浓度观测数据，将大气层的CO₂浓度梯度与大气传输模型相结合来评估陆地-大气间的净CO₂交换量的方法。由于含碳燃料燃烧和植物光合作用，都会改变大气中O₂的浓度，因此还可以通过测定大气中O₂的浓度变化速率（实际上一般用O₂／N₂值来表示），结合大气传输模型反演技术来估测陆地生态系统碳通量。此外，通过测定大气中碳同位素（¹³C）组成变化的方法也可估算陆地生态系统的碳通量；这是因为石油中¹³C的丰度较空气低，陆地植被吸收这种¹³C丰度较低的CO₂后提高了大气¹³C丰度，而海-气CO₂交换却不会改变大气¹³C丰度。

大气反演法能够估测陆地-大气间CO₂的净通量，包括人类活动和自然过程引起的CO₂通量变化。该方法常被用来检验清单（inventories）-卫星遥感结合法计算的结果。但全球观测站较少且分布不均，导致大气反演法的时空分辨率较低，且该方法忽略了许多重要的碳循环过程和重要的生态系统（如湿地和城市生态系统），因此，如果仅使用大气反演方法对陆地碳收支开展评估，可能会产生很大误差。

影响碳通量的主要因素有：①自然环境条件。包括温度、降水、土壤养分、生态系统的类型等。碳通量与生态系统的生产力概念密不可分，生产力高的生态系统，碳通量也高，如热带雨林的碳通量远高于荒漠生态系统。温度和降水是生态系统过程的重要驱动因素，温度上升和年均降水量增加，普遍导致生态系统生产力的增加以及生态过程碳周转速率的加快，引起碳通量增加。肥沃土壤中生长的植被通常具有较高的生产力和碳通量。②人为干扰。工业革命以来，人类活动严重地改变了地球的碳循环，尤其是大气中CO₂浓度显著上升。人类对碳通量的影响主要是通过化石燃料的燃烧和植被覆盖或土地利用方式变化引起的。化石燃料燃烧的主要副产物是CO₂，是相对快速地转移到大气中的大量碳的新通量。《2020全球碳预算报告》指出，2019年人类活动（来自化石燃料CO₂排放和土地利用变化）的CO₂排放总量达到430亿吨左右，即约117亿吨碳。虽然2020年新型冠状病毒肺炎（现称新型冠状病毒感染）引发的防控措施，使全球化石燃料碳排放量比2019年有所减少，但2020年的大气CO₂浓度比工业化前水平仍然高出了48%。另外，随着人口增加和人类活动区域的扩大，相当数量的地球陆地表面已经从原生生态系统转变为农场和城市地区，这些变化导致全球生态系统大约每年损失15亿吨的碳，从而也将促使CO₂浓度升高。