主要从事陆地生态系统碳循环与温室气体排放研究，重点关注陆地碳收支及其与气候变化和人类活动关系。近年来的主要工作内容为陆地生态系统（特别是草地、农田和湿地生态系统）碳汇现状、未来潜力及对我国碳中和的贡献。主要成果包括：
1、 阐明了气候驱动的全球保护性农业土壤固碳和粮食产量变化格局。在目前全球面临的粮食安全和固碳减排双重压力下，优化农业管理具有重要的作用(Sun et al., 2020)。
2、 建立了陆地生态系统模型应用中的数据误差和模型本身不确定性的协同分析方法。提出降低区域尺度模拟结果的不确定性，需综合考虑模型机理的复杂性与驱动模型的数据可用性之间的相互关系（Zhang et al., 2017）。
3、 揭示了陆地碳汇及农田温室气体排放的若干规律及机制。揭示了人为活动影响湿地和森林土壤碳汇长期变化的规律(Chen et al., 2017; Li et al., 2021)、降水影响草地植被生产力的空间特征及围栏效应(Sun et al., 2017)、农田温室气体排放及对全球变化敏感性的响应机制(Qin et al., 2021; Ding et al., 2018; 2019)。