面向新时期国家生态文明建设和农业高质量发展中的重大科技需求，研究农业面源污染监测、溯源与解析方法，农业面源污染发生过程与机制，农业面源污染模拟与评估模型，典型农业面源污染物、温室气体排放对农业管理措施和自然要素的响应关系及调控消减原理，农业面源污染防控技术及产品装备，农业面源污染治理长效运行机制。建立农业面源污染监测方法，探明典型区域农业面源污染时空格局和发生机制，逐步构建具有自主知识产权的农业面源污染模型和决策平台，创新农业面源污染防控技术及长效运行机制。

面向“藏粮于地”国家需求，围绕土壤肥力演变过程与快速培肥，研究农田土壤生源要素的演变规律、过程机制与调控途径，包括农田土壤有机质来源、稳定过程与生物学驱动机制，农田碳氮循环及生产力的模型模拟；土壤氮磷钾高效利用、土壤改良与酸化防治、生物肥力与生态功能重建等土壤培肥理论与质量提升技术体系，构建土壤质量与健康评价方法与指标体系，研发土壤改良与调理剂产品，集成不同区域土壤质量综合提升模式。阐明集约化农田土壤肥力演变规律，完善土壤质量提升理论框架，构建土壤质量提升技术体系，实现土壤资源可持续利用。

针对耕地科学战略研究的要求，围绕绿色农田建设、东北黑土地保护、绿肥养地等领域，开展耕地质量提升与农业高质量协同发展的路径选择、投入机制、管理范式与制度创新研究；基于区域农业资源节约集约利用与管理，聚焦我国农业农村绿色发展面临的关键性、全局性、战略性问题，系统梳理现实挑战及制度诉求，阐述农业农村绿色发展理论内涵、战略路径，探索农业农村现代化与绿色发展协同推进的体制机制与政策体系。阐明绿色农田建设理念和内容，系统阐述农业农村绿色发展理论与模式，构建农业资源可持续利用的指标体系与生态产品价值估算方法，提出耕地质量提升的保障制度与农业生态补偿的机制创新。

针对我国盐渍化严重、水资源匮乏制约盐碱地改良与利用等问题，从调控原理、适应性改良、作物产能提升等三个方面开展系统研究。阐明耕地盐渍化发生过程，探索不同尺度盐分均衡机制及调控途径；揭示盐碱土壤水肥盐与微生物多因子耦合控盐机制、植物耐盐适生改土机制，研发盐碱退化阻控与肥力快速恢复技术与装备产品；揭示耕种模式与环境要素协同作用对盐碱土壤-作物产能提升的影响机制，形成盐碱耕地高效耕种与综合调控的产能提升技术模式。在耕地盐渍化发生过程及调控机理方面保持在国际前沿，在盐碱退化阻控与肥力快速恢复原理与技术研究方面起引领作用，在盐碱地作物产能提升方面为我国盐碱地粮仓工程建设提供科技支撑服务。

针对我国化肥过量施用，肥料利用率低，从养分循环机理、养分推荐方法、养分利用技术等三个方面开展系统研究。阐明养分高效利用机理与途径，探索根际生物互作分子生态过程；揭示畜禽有机肥养分转化的微生物学机制，秸秆还田碳氮互作机制及调控途径；揭示农田尺度和区域尺度养分协同优化原理与方法，提出化肥减施增效调控途径；研发有机肥施用和秸秆高效还田，肥料机械深施，水肥一体化等技术与产品，构建作物养分高效利用的理论、方法和技术体系。在养分循环分子生态研究方面保持在国际前沿，在农田养分协同优化原理与方法研究方面起引领作用，在养分高效利用技术与产品方面服务于国家战略需求。

研究农业农村空间格局演变机制及其模型表达，农业生产空间和乡村生活空间布局优化；研究耕地作物种植用途优先序区域调控，农田综合生产能力建设理论与政策；研究地区农业产业结构演进规律，主体功能、主导产业及关联产业配置及主体培育；研究区域之间相互作用及区域协调发展政策设计；研究科技传播机制，创新农业科普理论与实践。系统揭示农业农村地域分异规律，解析地区发展动力机制，构建区域协调发展调控政策，创新农业农村发展空间落地规划理论与技术体系。

植物高效利用土壤养分的分子机制及作物养分高效遗传改良技术研究；根际微生物调节植物生长发育及促进养分高效利用的机制研究；土壤中重金属地球化学行为耦合的土壤-作物系统重金属吸收转运机制、农产品产地土壤重金属安全阈值及污染土壤修复技术；土壤-植物系统中非生物胁迫应答机制及提高植物耐受胁迫能力的实用技术研究。阐明植物养分高效吸收利用及信号转导的分子调控机理；揭示影响重金属在土壤-作物系统中迁移转化关键因子及调控机制、产地土壤中重金属安全阈值；明确农药残留规律、盐胁迫应答机制，开发土壤清洁安全生产的实用技术；最终为构建绿色、高效、安全的土壤-植物生产管理体系提供技术支持。

开展草地生态系统长期观测研究与系统模拟、草地生态系统功能对全球变化的响应机制、草地生态系统退化恢复机制、草地生态系统关键参数反演技术、草地家畜系统遥感动态监测技术等研究。创新从宏观到微观尺度草地生态测量的技术方法和软硬件技术产品，阐明气候变化与人类活动加剧背景下草地生态系统响应与适应机制，建立智慧草牧业创新发展模式。为我国草原智慧畜牧业发展提供有力科技支撑。

将遥感网、大数据、人工智能等新一代信息技术与农业进行深度融合，以农业“智能感知—智能诊断—智能决策”为研究主线，重点开展耕地遥感监测机理与方法、农业信息采集与作业智能装备、天空地大数据挖掘与分析、农产品质量溯源、智慧农业园区空间规划等方面的研究，突破智慧农业的核心理论、技术、装备和系统平台，推进装备、技术和系统的组装、集成与熟化，建立标准化、可复制的智慧农业应用技术模式。突破智慧农业的理论、技术和装备等关键科学问题，建立“创新链”与“产业链”相结合的智慧农业标准技术模式和生态系统，为政府智慧化决策、生产经营主体精准化管理提供强有力的科技支撑。

围绕农业遥感机理、农业资源遥感监测方法、农情信息遥感监测技术与应用等研究方向，重点开展以农田辐射传输机理为核心的农业遥感理论与方法、以耕地数量和质量为核心的耕地资源遥感智能监测、以作物面积、长势和产量为核心的农情信息天空地一体化监测等研究。聚焦农业遥感的国家重大需求和学科国际前沿，创新农业定量遥感多模式协同反演理论，建立耕地资源遥感智能监测方法，研发农情信息天空地一体化监测技术。

围绕农业可持续发展和耕地质量保育的重大需求，研发基于土壤界面过程、土壤结构保护和土壤功能强化的耕地接续涵养技术体系；揭示用养轮作及保护性耕作制度下土壤健康管理、功能微生物定向培育及资源高效利用的耕地健康调控机制；探明我国典型农区耕地质量演变规律及驱动机制，创新多要素、多维度和多情景条件下的耕地质量保育理论。创新耕地健康定向培育接续涵养技术体系，探明我国典型农区耕地质量演变规律及驱动机制，完善耕地质量保育和绿色增产理论体系。

团队主要开展农业微生物种质资源收集保藏、功能评价与开发利用，农业微生物基因组与群体遗传，土壤-微生物-植物互作机制，农业微生物生态、微生物组学方法与功能微生物组的智能装配等研究。以“四个面向”为指引，充分发挥微生物在农业生产中的突出作用，挖掘微生物种质资源，解析重要微生物功能机制，创制农用微生物绿色投入品，为生物科技和农业绿色高质量发展提供重要支撑。

创新新型肥料、农业废弃物源肥料、绿肥增产增效理论与技术，研究土壤和作物营养诊断、养分精准调控原理与推荐施肥技术，创制生物可降解聚合物、生物基材料和纳米无机材料的包膜肥料、基于生物活性增效载体的增值肥料、无害化农业废弃物源有机肥及“绿肥+”清洁产品，研发智能化推荐施肥系统，并产业化应用。在新型肥料研发和有机养分高效利用研究方面保持国际前沿，在智能化推荐施肥技术研究方面起引领作用，在肥料产品研发及产业化应用方面服务国家战略需求。