围绕华北作物光温水肥等资源利用效率低、养分过剩、农产品质量亟待改善等生产问题，针对作物光温水肥利用与高质高效生产难以协调的科学问题，深入开展作物光温水肥利用潜力、水肥耦合及安全高效调控研究。

针对华北不同区域光温水资源变化规律，系统研究小麦、玉米、棉花等作物不同生育时期光温水利用特征；从形态、生理生化和分子水平，重点研究不同光强、高低温、旱涝因子对作物生长发育的影响机理，解析作物光温水协同高效关系；深入研究作物栽培模式对光温水资源利用效率的调控效应，构建光温水协同高效的作物群个体调控指标体系，挖掘不同区域作物光温水资源利用潜力。

通过多点定位、多年多环境，系统研究小麦、玉米、棉花等作物节水优质目标下的需水、需肥特点和不同生育时期需求规律；揭示节水减肥条件下作物水肥高效耦合机理；重点研究作物响应水肥耦合的形态、生理生化及蛋白质组学特征，揭示水肥耦合对作物组织结构、器官建成和产量的影响规律，探明水肥耦合对产量品质形成的调控原理；深入研究作物群体质量指标、形态学互作效应、源库系统生理协调性和植株衰老特征，探明水肥耦合的调控效应，创建作物水肥高效利用技术体系。

系统研究施肥、用药与真菌毒素等影响作物产品质量安全的关键因子，构建小麦、玉米等作物产品质量安全的监测防控指标体系；创建作物产品不同真菌毒素污染的监测与防控方法，探明伏马毒素、黄曲霉毒素、呕吐毒素和玉米赤霉烯酮等真菌毒素对作物产品的污染特征；深入研究不同作物肥药减施增效原理，创建作物肥药减施提质增效调控体系，保障作物产品质量优质与安全。