研究的关键词为“功能菌群”。主要致力于协同减污、降碳的功能微生物研究。通过优化宏基因组学、分子生态网络、基因功能鉴定和土壤碳库模型等实验和数据分析工具，遵循“地理格局-响应特性-周转机制”的研究思路，探讨功能微生物在土壤和水体有机质降解及氮循环中的关键作用。发现青藏高原和内蒙古高原的土壤微生物群落具有高度的功能多样性，选择压力是驱动寒旱环境中功能菌群结构的主要因素。揭示出功能菌群对环境变化极为敏感，并提出了海洋微生物应对营养条件变化的“饥饿游戏”假说。明确了功能菌群驱动土壤碳氮周转的分子机制及其区域效应，发现微生物碳降解、产甲烷、固氮、硝化和反硝化基因的丰度与土壤有机碳降解速率、温室气体通量和硝化潜势等土壤过程密切相关，挑战了“DNA不代表活性，无法用于土壤过程分析”的传统观点；进而通过引入功能基因参数优化碳库模型的方法创新，显著提高了模型估值与实测值的拟合度，更准确地刻画了土壤碳库的变化规律。自新冠疫情爆发以来，在继续现有研究的基础上，将研究领域拓展至室内病原菌和有害病毒的检测与消减，特别是与女性炎症及癌症的关联。通过大规模挖掘功能菌群基因资源和开发与室内环境清洁、土壤固碳和减污相关的多种酶产品，为未来环境治理提供了创新的解决方案。