湖南桃源农田生态系统国家野外科学观测研究站成立于1978年6月，隶属于中国科学院亚热带区域农业研究所。该站位于湖南省桃源县樟江镇，是科技部确定的国家重点野外科学观测研究试验站（试点站），是中国科学院中国生态系统研究网络（CERN）的基础站，湖南省的青少年科技活动基地，也是联合国粮农组织“全球陆地生态系统监测网络（GTOS）”的成员单位。

桃源站位于湖南省西北部丘陵区的桃源县樟江镇，距湖南省会长沙市约190 km，地理位置为东经111°27′，北纬28°55′。在区域农业地貌中，河湖冲积平原占13.4 %，低丘岗地占49.3 %，山地占36.0 %。该站代表的经济生态区域是我国亚热带中部以双季水稻为主体的农业经济区，代表区域类型为江南丘陵复合农业生态区，光、热、水和生物资源丰富，气候生产潜力高，复合农业经营发达，是我国传统的粮、油、猪、棉、麻和亚热带水果生产基地。

湖南桃源农田生态系统国家野外科学观测研究站的学科方向是复合农业生态学与生态系统优化管理。主要研究红壤丘陵区复合农业生态系统的结构特征、演替规律及其与生产力的关系，以及农业资源管理、优化配置和区域农业可持续发展的理论与技术。近期研究重点是，以集水区为系统单元，开展复合农业经营系统构建的生态学基础研究及丘陵区农业高效可持续发展技术开发；依托CERN，进行水、土、气、生等生态要素动态变化的长期定位监测，为生态网络和区域农业持续性发展研究提供基础数据支持。

桃源站建站初期的任务只是承担研究所的常规的农业田间试验，是一个普通的农业实验场。随着国家需求的变化，以及研究所科研重点从一般农业问题逐步转向与可持续发展密切相关的农业资源、生态与环境方面，桃源站也由一个普通的农业实验场发展成了一个国家级的开放性的农业生态系统综合观测研究和教学基地。目前，桃源站的主要工作任务是：① 针对中国亚热带红壤丘陵区高集约化复合农业发展中的生态环境问题，开展基础性与应用性研究，以及生态农业技术集成与模式示范。重点研究领域是丘陵区复合农业生态系统的结构与功能优化、农业资源保护与高效可持续利用、退化农田生态系统的治理与修复等。② 开展亚热带丘陵区典型农业生态系统重要生态过程与生态要素的长期定位网络监测，为CERN的长期生态学观测研究计划。③ 作为开放的科研平台，为国内外科学家开展生态学领域的合作研究提供试验基地和共享长期观测研究数据。

桃源站研究工作主要分布在三个区域层面上，一是生态系统定位观测研究试验场；二是基地县；三是环洞庭湖红壤丘陵区。

该站的生态系统定位观测研究试验场面积12.2 hm2，为一个比较完整的自然集水区，具有较典型的江南丘陵区农业地貌与景观特征，有关的生态学基础研究和长期定位监测计划集中在该试验场实施。

基地县桃源县是本站开展区域复合农业生态系统管理和农业资源优化配置研究，以及生态农业技术集成与模式示范的核心区域。桃源县地处东经110°50′36″～111°36′32″，北纬28°24′30″～29°24′13″。在农业地貌中，河湖冲积平原占13.4%，低丘岗地占49.3%，山地占36.0%，是一个典型的以丘陵岗地为主体的农业县，研究所和生态站有关区域农业发展的科研项目大多在该基地县实施。

环洞庭湖红壤丘陵区是中国科学院亚热带区域农业研究所最重要的科研活动区域，也是桃源站的主要科技示范区，包括长沙、湘潭、株洲、益阳、常德、岳阳6市的17个丘陵县（市）。