数字土壤与资源管理
以复杂环境条件和高强度人为作用下土壤时空演变过程及其主要驱动因子定量解析为基础，研究土壤数据快速采集、更新及制图方法。 整合土壤数据库、模型库、知识库及大数据分析方法建立土壤资源信息服务平台，评估我国土壤资源潜力。 为国家土壤资源管理提供科学数据支撑和决策支持。
土壤地力与定向培育
针对耕地质量提升的国家需求，研究土壤障碍消减和有机质积累机制，土壤结构形成和养分有效库容扩增机理，土壤地力与养分利用的协同增效原理，研发土壤地力定向培育的共性和专项技术，建立土壤地力提升与养分增效理论和技术体系，为国家粮食安全保障体系建设提供科学依据。
植物营养与高效施肥
以提高养分利用率为目标，围绕土壤-根际-植物中的养分循环过程，研究土壤养分转化、根际养分活化、根系养分吸收和作物养分利用的机制，构建合理施肥、改良作物和土壤、改善环境等农田养分高效利用技术体系。
土壤生物与界面过程
解决生物资源挖掘、关键界面过程、农业持续发展的重大基础问题。综合应用现代先进技术，系统研究土壤生物与荷电表面化学过程的相互作用机制，揭示土壤界面关键元素的热力学和动力学特征、阐明主要养分元素化学行为及其生物有效性的调控机制，发展土壤生物与界面过程新理论。
土壤利用与环境变化
研究碳、氮、磷等元素在土壤中及土—水、土—气界面的形态转化与交换过程，明确土壤元素循环对生态系统生产力、区域环境及全球气候变化的影响，为提高养分资源利用效率、区域环境治理和农业应对全球气候变化提供理论依据和技术支撑。
