ליבת העשייה המחקרית במכון למדעי הקרקע, המים והסביבה עוסקת בשימור קרקע, הגדלת הפוריות של קרקעות חקלאיות, ייעול ההשקיה במים מאיכויות שונות והקטנת הנזקים הסביבתיים הנגרמים מפעילות חקלאית מודרנית. המכון כולל חוקרים מתחומים מגוונים ובכלל זה פיזיקאים וכימאים של הקרקע, פיזיולוגים של הצמח, מטאורולוגים, מיקרוביולוגים וכימאים סביבתיים. הגיוון הרב בתחומי מומחיות החוקרים מאפשר מחקר בינתחומי מקיף ברצף קרקע-צמח-אטמוספירה וסביבתו.
המחקר הרב-תחומי במכון משלב כלי מחקר מתקדמים בתחומי אנליטיקה כימית, גנטיקה מולוקולארית, מדידה ומידול של תנועת מים, מלחים וגזים בקרקע, בצמח ובאטמוספירה, חישה מרחוק, שיטות גיאופיסיות מתקדמות, ומודלים מתמטים מורכבים בשילוב עם למידת מכונה.
תחומי מחקר מרכזיים בהם עוסקים חוקרי המכון כוללים:
* שיפור בריאות קרקע בעזרת לימוד השפעת ממשקים חקלאיים שונים על תהליכים כימיים, פיזיקליים וביולוגיים בקרקע.
* טיפול בפסולות אורגניות ויישום שלהן בקרקע חקלאית להעשרת הקרקע בחומר אורגני וכדרך “משמרת” לאספקת יסודות הזנה לצמחים.
* צמצום נגר עילי וסחף קרקע בעזרת מידול ויישום שיטות אגרוטכניות.
* הגדלת הפוריות של הקרקע והתמודדות עם עקות ביוטיות וא-ביוטיות בעזרת מחקר של המיקרוביום של הקרקע ובסביבת השורש.
* שימוש בטוח במים מאיכויות שונות, מניעת המלחה וניתרון קרקעות וזיהום מיקרוביאלי של תוצרת חקלאית כתוצאה משימוש במקורות מים שוליים.
* שיפור יעילות ההשקיה בעזרת מדידה ומידול של תנועת המים במערכת קרקע, צמח, אטמוספירה.
* פיתוח שיטות יעילות וידידותיות לסביבה של השקיה ודישון (“חקלאות מדייקת”) ופיתוח כלים לקבלת החלטות לחקלאי.
* הגדלת ניצול מים בעזרת מדידה ומודלים מטאורולוגיים בבתי צמיחה ובשדות פתוחים.
* שיפור ההתמודדות של החקלאות עם האקלים המשתנה בעזרת מודלים אקלימיים.
* צמצום והערכת הסיכונים לזיהום קרקע וגופי מים כתוצאה מפעילות חקלאית בעזרת מודלים לתנועת מים ומומסים בחתך הקרקע וגופי מים עיליים ותחתיים.
* ייעול השימוש בקרקע ובמאגרי מי התהום להפחתת זרימות שיטפוניות, אגירת מים, וטיפול במים באיכויות שונות
