全球变化生态学实验室研究领域涉及植物、生态系统和全球变化生态学以及生物地球化学循环。以野外生态系统控制实验为主要研究手段，探究全球变化驱动因子和人为干扰（大气CO2浓度升高、气候变暖、降水格局改变、氮沉降、土地利用变化、火烧等）对典型陆地生态系统（草地、森林以及湿地生态系统）植物、生态系统结构以及功能（碳、氮和水分循环）的潜在影响以及生态系统适应和反馈。相关成果发表在Nature、Nature Geoscience、Nature Ecology & Evolution、Ecology Letters、Global Change Biology、New Phytologist等刊物。目前在内蒙古多伦县温带半干旱草地，大别山森林生态系统定位站（河南信阳）和白洋淀浅水湖泊湿地生态系统观测研究站（河北雄安）设置有10余项长期全球变化控制实验。