· 水碳氮循环关键耦合过程及其模拟：重点分析植被-大气、土壤-大气和根系-土壤三个界面上碳、氮、水交换的生物物理过程，典型生态系统碳氮水循环的生物地球化学过程，制约生态系统碳氮水循环耦合关系及其空间格局的生态系统生态学、生物地理生态学机制，植物及土壤微生物群落对土壤有机碳稳定性的影响机制。开发区域和全球尺度生态系统水碳氮耦合模型，结合野外实验、观测数据和模型模拟，解析典型生态系统（森林、草地、农田、湿地、内陆水体等）有机碳库的形成与稳定机制，及其固碳功能的时空格局与未来潜力。

· 河流-河口-近海碳交换与循环：结合长期观测、遥感分析与模型模拟，研究中国主要河流-河口-近海连续体的多界面水沙输移及相伴的碳传输通量特征，揭示碳传输的关键过程与调控机制，特别是气候变化和大型水利工程影响水沙及碳循环的机制，阐明气候变化与人类活动双重压力下河流-河口-近海碳交换的演变规律及其对海洋与陆地碳收支的影响。

· 陆地生态系统碳汇监测与评估：整合历史典型自然资源要素的清查数据，研究陆地碳汇与植被结构/类型/生理、气候/地形/土壤、生态扰动和恢复等多因素之间的复杂关系，融合多源卫星遥感数据，结合物理模型和机器学习模型，开展多尺度高分辨率、高精度的陆地碳汇监测与评估。