土壤资源是核心农业生产资料和保障粮食安全的基础，施肥是提高作物产量和品质的手段，土壤利用与环境协调是农业可持续发展的关键。针对我国农业可持续发展中的主要土壤问题，土壤与农业可持续发展国家重点实验室确定的主要研究内容为土壤资源演变与可持续利用，土壤养分与植物营养调控，土壤污染及其修复、土壤利用与环境变化和土壤生物与生物化学等五个方面。

1.土壤资源演变与可持续利用

土壤资源演变与可持续利用研究是为了揭示高强度人为活动下土壤资源的演变和时空分异规律，精确地监测和预测土壤资源演化及其对农业可持续利用的影响，实现土壤资源的高效利用；提出不同类型土壤资源的优化利用模式，防治土壤退化，实现退化土壤的恢复重建，直接为粮食生产和生态环境建设服务。

2.土壤养分与植物营养调控

土壤养分与植物营养调控研究的核心是揭示土壤－植物－肥料三者相互作用过程和机制，通过农艺措施（如水肥的精准管理、新型肥料的使用）和生物学途径（如作物的合理间作、套作和养分高效型作物应用、土壤养分转化的微生物过程），实现土壤水分和养分资源的高效利用，减少土壤集约化利用条件下施肥对环境的污染，促进农业的可持续发展。

3.土壤污染及其修复

研究区域土壤重金属、农药和多环芳烃等持久性有毒污染物的分布规律及其污染过程与机制，主要污染物对农田生物多样性、生态系统健康和农产品质量的影响，污染土壤环境的物理化学控制和植物学与微生物学修复原理和技术及其评估管理系统。为保障农产品质量安全、制定土壤污染标准、发展污染土壤控制和修复技术提供理论基础和关键技术。

4.土壤利用与环境变化

研究土壤与水体、大气的物质交换过程、主要控制因素和相互作用机理。揭示土壤利用方式和强度对土壤与水体和大气质量的影响及其机理，以及农田生态系统对全球变化的响应机理。建立土壤利用方式对水体、大气质量影响的评估体系。协调土壤利用和生态环境保护，提出应对全球环境变化的对策措施，实现农业的可持续发展。

5.土壤生物与生物化学

研究土壤微生物多样性与环境变化的关系、微生物在土壤矿质元素循环及污染物迁移转化中的作用、微生物种质资源的开发与利用；土壤有机质化学本性和周转动态、农业生物质的分解转化及有机资源管理技术；抗生素等兽药在粪肥和土壤中的残留、归趋与生态效应、畜禽养殖业的环境效应与治理技术，黏土矿物环境材料开发。