长期从事农业水资源与环境，保护性耕作，水肥耦合, 节水农作制度，土壤水肥调理剂，土壤水与养分迁移等方向的研究。先后主持了国家攻关专题、国家“973”、“863”课题、科技部平台项目、科技部重大国际合作、成果转化项目等；主持中比、中英、中荷、中美、中日、中韩、中德等国际合作项目；主持石油部、农业部、国家计委项目等。“十一五”期间，围绕水资源利用与水环境保护方向，主持实施近20项国内外项目，主要包括：北京市重大基金项目“北京市城市有机废弃物农业资源化利用研究”；财政部“农业立体污染综合防治研究”、“土壤有机质提升”；科技部重大项目“农业立体污染中农田土壤碳氮污染防治模式研究”、科技部863专题“旱作抗旱节水施肥/培肥技术模式研究与集成”；农业部野外台站建设项目“旱地农业生态野外台站建设”；主持国际合作项目，包括：联合国千年发展基金“黄河流域应对气候变化的保护性耕种技术研究”、中英”生态扶贫研究”、韩国政府支持的“沙尘暴土壤特性研究”、比利时法拉芒政府支持的“坡耕地水土养分保持研究 ”、荷兰农业部的支持的“Agro-Park和农业立体污染防治技术与研究”、德国ESIA项目“地下水资源管理 ”和LISA基金项目“应对气候变化的保护性农业技术集成管理与示范”、联合国MDG项目“应对气候变化的农业耕种技术研究”、中日联合基金课题项目“防止面源污染的水肥一体化管理技术研究”等。 

    经16年研究，研究提出了农业立体污染综合防治新理论和生态扶贫理论，建立了我国北方旱作农区保护性耕种技术体系、主要类型旱地农田水肥耦合模式、旱地水肥胁迫下的CGR植物生长动态模型、土壤调理技术，水肥耦合技术及模式、农业立体污染新概念和新成果等。在全国组织了10多次大型国内外学术会议，培养和联合培养出博士生8名、国内硕士12名生，比利时硕士生4名。目前，在国内外核心刊物发表学术论文200余篇（其中SCI、EI论文40多篇），核心报刊文章10多余篇，主编6部（其中2部英文专著）和合作出版著作3部，协助中央电视台拍摄了“农业立体污染综合防治、保持耕种技术、保水剂农业应用、节水保墒技术、土面液膜”等科教片6部，制作完成了中央人民广播电台科教节目1部，累计获得国家奖、省部奖和技术鉴定成果等各类科技进步奖有12项。