该方向重点开展新型材料研制与生物技术开发以及构建高效土壤管理与生境修复方案，研发新一代的土壤吸附剂、催化剂以及生物降解剂，构建寒地农田水土生境健康保育与作物丰产集成技术体系，开发新型生物可降解的覆盖材料，研发基于土壤湿度和气象条件的智能灌溉系统，实现提升作物的产量和质量，促进土地资源的长期可持续发展，为实现环境友好型农业生产提供坚实基础。

近期主要研究内容为：

围绕生产中存在的农田土壤修复效率周期长、适应性生物资源匮乏、土壤结构破坏严重、灌溉水利用率低和农业可持续受限等重大科学问题，以构建寒地农田水土生境健康保育与作物丰产集成技术体系为目标，开发出一系列低毒性和高效能的淋洗剂，研发新一代土壤吸附剂和催化剂，筛选并优化能在寒区恶劣环境中生存的微生物种群，培育一批功能植物并解析这些植物体内转化污染物的能力；开发新型生物可降解的覆盖材料，引入经过筛选优化的外源介质，实现更加高效的土壤修复与生态重建，研发基于土壤湿度和气象条件的智能灌溉系统，最终提出寒地农田水土生境协同调控与保育综合策略。