农业生态系统是人为温室气体排放的主要来源，研究农业生态系统温室气体排放机制及如何通过适当的农业管理措施减排是目前科学研究的热点问题之一。CO2、CH4与N2O是大气中最重要的温室气体，全球约有47%的CH4和84%的N2O排放来自于农业活动。农田土壤通过根系呼吸、土壤动物呼吸和微生物呼吸产生并释放温室气体，是大气中温室气体的主要来源。中国科学院新疆生态与地理研究所高霄鹏研究员与加拿大马尼托巴大学合作研究农业生态系统温室气体产生、排放机制及其影响因素，构建农业生态系统温室气体减排技术体系。
通过应用土壤探针技术连续监测不同深度土壤剖面的CO2、CH4、N2O浓度动态变化，并分析其与温室气体排放季节性变化的相关关系，研究发现：N2O和CH4在土壤中的产生和排放高峰集中于施肥后3至4周内以及春季融雪过程。同时发现，尽管春季融雪阶段土壤中的温室气体浓度显著高于施肥阶段，但其释放到大气中的温室气体排放通量却显著低于后者，这主要与温室气体在土壤剖面的深度分布和土壤含水量有关。融雪阶段的温室气体产生集中在土壤15-35cm，而施肥阶段温室气体产生的土层则较浅（5cm），同时融雪阶段土壤含水量较高，部分N2O气体由于反硝化作用转化为N2，造成融雪阶段温室气体排放量比施肥阶段低。土壤剖面CO2浓度及排放与土壤温度呈显著正相关关系。相关研究成果以Greenhouse gas accumulation in the soil profile is not always related to surface emissions in a prairie pothole agricultural landscape为题发表于Soil Science Society of America Journal上。