· 农田水-碳-氮-磷循环过程及其耦合模拟技术：分析有机与无机肥协同施用状态下碳、氮、磷的作物利用效率与循环转化特征，探究农业灌区自然-人工双重驱动下水-碳-氮-磷田间转化机理与区域归趋特征，分析碳中和对农田土壤肥力与生态环境的正反馈效应。结合灌区野外试验与观测数据，开发农业灌区饱和-非饱和多尺度水分迁移与碳-氮-磷多过程转化的耦合数值模拟模型，解析农田土壤碳-氮-磷循环规律及其耦合效应，评估其对农业增产增效的影响。

· 农田固碳减排的节水灌溉技术：在保证农田产量的前提下，探讨农田水分调控对土壤碳固定途径和温室气体产生、传输和排放的影响及调控机制，识别不同节水灌溉条件下农田固碳减排间的“消长”效应 ，揭示节水灌溉措施与施肥、秸秆还田、免耕等耕作模式对农田固碳减排的耦合效应，结合田间试验、模型模拟和卫星遥感等手段，探索适宜不同气候和土壤的农田节水、固碳、减排的田间管理模式。

· 农田固碳减排的作物调控技术：根据卫星遥测与站点长期监测，分析现有农田种植结构的固碳能力，并基于土壤与气候特点，探索增加作物生产力及增强农田固碳能力的土地利用优化技术；研究绿肥还田、秸秆还田、保护性耕作等耕作措施对农田固碳减排的影响效果与机制；开展作物根区土壤微生物固碳研究，揭示微生物固碳机理及其与作物、土壤和耕作措施之间的交互影响，形成农田固碳减排的作物调控技术。