农田生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分，也是最活跃的土壤碳库之一，可以在较短的时间尺度上发生较大改变，而且还影响着区域乃至全球的碳循环。外源氮添加一方面影响作物根系生理、调控叶片光合生理、群体水分生理，改变作物的养分及产量特征；另一方面影响着土壤理化性质，改变了土壤微生物功能，进而影响土壤养分周转与碳排放，最终影响农田生态系统碳循环过程，对全球气候变化产生反馈调节作用。项目七钟杨权威和上官周平研究团队针对旱作农田生产力提升中的生态学与环境科学前沿问题，利用现代精细的测试技术，通过室内模拟与野外监测及文献整合等多种手段，探明了不同氮添加水平对小麦根系生理、光合生理、水分生理、养分生理及产量等方面的影响；明确了不同氮添加水平对土壤有机碳物理化学稳定性、土壤微生物群落多样性、土壤呼吸组分变异、农田生态系统碳平衡等影响；评估了全球尺度氮添加对生态系统碳排放效应的强度与变异机制，为指导旱区农田生态系统可持续发展，改善农田土壤质量，建立资源节约型、环境友好型可持续农业提供重要的理论支持。