实验室的主要研究方向为“海洋生态系统关键过程与环境、资源效应”，重点研究内容为：

一、海洋生态系统关键生物生产过程，主要包括：

1. 初级生产、微生物生产与微食物环；
2. 海洋生态系统关键功能种群动力学；
3. 我国重要经济物种资源补充机制；
4. 深海、大洋生态系统关键种群动态变化。

二、海洋生态系统关键生物地球化学过程，主要包括：

1. 海洋关键生源要素生物地球化学过程与循环机制；
2. 海水化学要素对海洋生态环境演变的调控作用与机理；
3. 全球变化对海洋生物地球化学关键过程的影响。

三、海洋生态环境演变机理及其效应，主要包括：

1. 近海富营养化形成过程、机制及对策；
2. 典型海洋生态灾害的形成机理、监测预警与防控；
3. 海洋生态环境演变机理与生态安全；
4. 海洋牧场构建的生态学原理与生境修复。