近年来,全球气候变暖日趋严峻,极端气候现象频发。作为世界上最大的碳排放国家,2020年9月我国对世界作出了“力争2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”的承诺。土地利用碳排放是仅次于化石燃料燃烧的第二大碳源,而我国作为农业大国,耕地生态系统减排增汇是调控土地利用碳排放的重要内容,也是实现“双碳”目标的重要途径。而长期以来,包括耕地碳汇价值在内的耕地生态系统服务价值并未得到充分重视。耕地保护生态补偿是实现耕地生态系统服务“外部性内部化”、显化耕地生态价值的重要方式,但目前在我国还未建立起系统的补偿机制。广东省既是经济大省又是首批低碳经济试点省份、首批碳交易试点省份,但耕地生态保护及补偿并未得到相应重视,因此对其进行耕地保护生态补偿机制研究探索具有重大意义。鉴于此,本研究在“双碳”目标背景下,在国内外文献研究以及对广东省当前耕地保护中的典型问题进行剖析的基础上,在外部性、公共物品、生态资本、可持续发展等理论支撑下,运用排放系数法、碳吸收参数估算法、GIS空间分析法,以广东省21个地级市为研究单元,利用第二次全国土地调查以来2010—2020年各市面板数据,首先测算耕地碳排放、碳吸收、净碳汇并探讨其时空演进格局,接着进行省域内部的支付/补偿区域划分,最后基于政府和市场角度分别建立广东省耕地保护生态补偿机制。结果表明:（1）当前,在耕地碳排放方面,耕地碳排放主要来自耕地生产经营过程,其中化肥使用、翻耕产生的碳排放最多;耕地碳吸收量受农作物播种面积影响较大,水稻和甘蔗碳吸收能力较强;（2）广东省耕地净碳汇每年均在1000万吨以上,耕地碳汇正外部效益明显,但地市间差异较大。通过设定各市碳排放阈值对耕地净碳汇进行修正,划分出支付区及受偿区,其中,深圳、广州、佛山、东莞、中山、珠海6个珠三角城市为支付区,其余15个城市为受偿区;（3）在耕地保护生态补偿机制的设计上,本文认为可从公共管理视野下的耕地保护补偿机制、区域间耕地保护生态补偿利益协调机制和基于市场补偿的补偿机制三个维度建立,并分别对耕地保护生态补偿主体、补偿标准和方式进行设计;（4）未来,应增强公众碳汇生态系统服务付费意识,完善耕地保护生态补偿法律制度,拓宽耕地保护生态补偿资金渠道,健全耕地保护生态补偿资金管理制度,推动耕地减排增汇。