通过植物营养学、土壤学、微生物学、农学、生态学、分子生物学和生物信息学等多学科交叉创新，聚焦“植物-根系-根际-菌丝际-土体及其微生物”根际生命共同体系统研究，阐明根际生命共同体结构、功能、及其在养分活化、吸收与利用中的作用，重点突破植物-微生物、微生物-微生物关键界面互作机制，阐明根际生命共同体运行规律，创建养分高效的生物学调控途径，从根本上提高养分效率，支撑我国农业绿色转型。设置以下四个研究内容：1）植物养分高效的根际互作过程与调控机制；2）根际核心微生物对植物养分高效的影响机制；3）养分高效的根际微生态调控机制；4）养分高效的地上地下互作调控机制。

研究平台：所在单位拥有植物-土壤相互作用教育部重点实验室，建立了根室和微根窗原位观测分析系统（由植物栽培系统、微根管、根系图像摄取系统和数据处理系统Win-RhizoTron组成），以及CT扫描仪；高通量根系解剖学成像平台（包括奥林巴斯CX31显微镜、CCD、体视镜及成像软件ImageView等和图像分析软件RootScan2）；根系3D 模拟系统（水培、沙培和蛭石培养体系，成像系统包括Nikon D7100、镜头为50 mm微距、5600 K的多芯片白光LED光源、根系成像和数据采集软件PRIDA和图像分析工具RootReader3D）。建立了根分泌物和根际原位研究技术；定量根际过程的微渗析方法（Microdialysis）；微量提取器（Micro-suction cup）方法；大景深数字显微根际观测系统。建立了根际土壤非破坏性连续采样装置，以及根际微生物组生物信息学处理平台。

野外台站：项目组所在单位拥有教育部河北曲周绿色农业野外科学观测研究站，中国农业大学梨树实验站和上庄试验站，以及海南实验基地，建立了全国养分资源管理协作网，拥有土壤、植物、气象条件及试验过程等长期连续科学观测数据，主要包括肥料定位试验、根层氮磷锌养分调控试验、养分高效品种筛选与评价试验、根际过程与调控试验、土壤-作物系统综合管理试验等。

根际互作：申建波教授、张俊伶教授、左元梅教授、张朝春副教授、袁会敏副教授、张林副教授、金可默副教授、吕阳副教授

根-微生物-土互作：倪斌教授、彭静静副教授、田静副教授、宋春旭副教授

地上-地下协同高效：袁力行教授、米国华教授、陈范骏教授、李学贤教授、张敬波教授、程凌云副教授、潘清春副教授