实验室不但拥有与研究所中心分析实验室共享的具有国际先进水平的大中型分析仪器，还有属于重点实验室自己的理化分析实验室。可以满足重点实验室的分析需求。实验室所属的理化分析实验室有连续流动分析仪、总有机碳仪、凯氏定氮仪、紫外可见分光光度计、气相色谱等分析测试仪器，共享使用地理所的电感耦合等离子体发射光谱仪、电感耦合等离子体质谱仪、高效液相离子色谱、激光粒度仪、同位素质谱仪等大型仪器和CERN综合中心拥有的大型数据处理及模拟设备，运行情况良好。此外，实验室还拥有分布在三个生态站的野外观测仪器设备581台/套，运行良好，使用率较高。实验室仪器设备总价值2762.71万元。

以2008年为例，理化分析室共处理样品约7000个，分析数据约11000个，为本实验室、地表环境化学室，所外的内蒙古草原站、鄂尔多斯沙地草地站和北京师范大学提供样品分析，并开展了部分台站土壤（拉萨站）、水分（拉萨站、内蒙站、鄂尔多斯站）样品监测的分析工作。

实验室徐明研究小组组织国内有关科研机构的专家对南方冰雪灾害与生态系统的功能及恢复进行了研讨，并在南方4个省布置了地面实验，以长期跟踪生态系统的变化与恢复。此外，徐明研究小组与河南信阳鸡公山国家级自然保护区合作设立生态系统实验区，并安排一名博士长期负责该实验区的研究。