[目的]提升植被碳汇被视为应对气候变化、如期实现“双碳”目标的重要抓手。尽可能全面地识别农地细碎化对植被碳汇的影响，能够从侧面展示农地细碎化治理蕴藏的生态价值。[方法]基于卫星遥感数据，测算2001—2019年中国省级农地细碎化和植被碳汇水平，采用双向固定效应模型和空间计量模型实证考察农地细碎化对植被碳汇的影响。[结果]农地细碎化会显著降低植被碳汇，农地细碎化指数每增加1%，植被碳汇降低0.1274%。从农地细碎化维度来看，面积和分布细碎化均会显著降低植被碳汇。从土地覆被类型来看，农地细碎化的影响并非局限于农地，同样会降低林地和草地碳汇，农地细碎化指数每增加1%，林草碳汇降低0.1385%。从空间关联来看，农地细碎化的影响并非局限于本地，同样会降低周边地区植被碳汇，存在空间溢出效应。进一步研究发现，农业综合开发的土地治理项目能够降低农地细碎化对植被碳汇的负面影响，且相较于自筹资金，财政资金的治理效应更优，相较于农地治理，生态综合治理的治理效应更优。［结论］应加强“生命共同体”系统思维，全面认知农地细碎化影响植被碳汇的广度和深度，重视农地细碎化治理的生态价值。在农地细碎化治理中充分发挥政府的主导作用，将生态保护和修复列为农地细碎化治理的前提。