陆地生态系统水碳氮循环相互制约，氮沉降，碳输入，植被固碳，水蚀是生态系统最为重要的四个过程。由于生态系统生物地球化学循环与水文过程紧密耦合，因此以上四个过程存在动态平衡点，并最终影响生态系统碳赋存量。本研究基于此提出生态系统碳健康阈值概念，并提出如何量化碳阈值的概念模式，为进一步研究生态系统碳源汇及退耕还林对气候变化的影响提供科学依据。

该研究成果在生态学杂志Ecological Engineering上发表（Gao Y, Yu GR, He NP. Equilibration of the terrestrial water, nitrogen, and carbon cycles: Advocating a health threshold for carbon storage. Ecological Engineering, 2013, 366-374）(IF=3.106)。