作物高效用水学科群：使水资源综合效益提高58%
作物高效用水学科群包括1个综合重点实验室、4个专业性重点实验室和3个科学观测实验站，主要是为了提高我国农业用水效率，缓解干旱缺水、保障粮食安全，促进作物高效用水领域相关学科发展。
学科群围绕国家和行业产业重大需求，科学估算了区域作物需水量、节水灌溉技术与装备适宜性、农田抗逆减灾、作物高效用水模式与标准等，为宏观决策提供了基础数据；围绕服务农业生产实际，研究提出了农田集雨与高效利用技术、节水灌溉技术与装备、作物抗逆减灾技术与产品、作物高效用水模式与标准等一批技术并在生产中进行了应用。
突破了旱作农业“集、蓄、保、提”共性关键技术，创造性地研制出“秋（夏）储冬保春用”核心技术，形成了旱区技术体系与模式，近3年累计应用2.13亿亩，新增粮食99.5亿公斤，新增产值200.3亿元。
创建了考虑生态的干旱内陆河流域水资源科学配置理论与调控方法，使水资源综合效益提高58.05%。开发了果树、温室蔬菜、膜下滴灌棉花等作物的节水调质高效灌溉综合技术体系，形成了9套主要作物节水调质高效生产技术标准。
节水技术新产品在宁夏固原市和陕北、渭北旱作农业区累计示范推广面积2470万亩，增产粮食57万吨，累计经济效益12亿元；研发的土壤扩蓄增容制剂及其施用技术在陕西、河南等地应用后，土壤贮水量增加20%~30%，亩减少灌溉用水50~100立方米。创建的黄土丘陵区红枣生态经济林高效用水综合技术模式，将红枣亩产（鲜重）由150公斤提高到1320公斤，被陕西省列入农民致富生态改善重点工程，推广应用16.4万亩，新增利润2.7亿元。
作物基因资源与种质创制学科群：基因研究从田间到大数据库
作物基因资源与种质创制学科群由1个综合性重点实验室、3个专业性重点实验室、4个区域性重点实验室及31个实验站组成，覆盖了我国主要农作物、经济作物、热带作物和牧草等种质资源，建设单位分布于27个省、市、自治区，初步建成了基因资源研究从田间到实验室再到大数据库的完整体系。形成了以北京为中心，华北、东北、华中、西南、华南和黄土高原为分中心的作物基因资源收集、保存、评价、利用和深入研究的网络体系。
目前主要开展以下四个方向的研究：作物遗传多样性、保护生物学与民族植物学；作物基因资源和新基因发掘的理论基础与技术创新；作物种质创制的理论基础与技术研究；主要农作物的应用基因组学研究。已取得的主要成就包括：牵头组织完成了小麦D基因组测序和基因组草图绘制，结束了小麦没有组装基因组序列的历史；构建了野生大豆泛基因组，拓宽了栽培大豆的遗传基础；在小麦多倍化杂种优势形成机理研究中取得新进展；对影响小麦粒重形成关键基因的进化及育种选择规律进行研究，为解析谷类作物产量形成的遗传基础找到了新的思路；成功克隆大豆耐盐基因，为进一步阐明大豆耐盐机理奠定了基础。
通过项目建设，改善和提升了重点实验室的研究能力，提升了各实验站的野外观测和数据分析能力。大大改善了我国作物种质资源研究的硬件和数据共享条件；通过有用基因的发掘，特别是一批抗病、抗虫、耐低磷、耐低氮基因的发掘，显著减少了农药、水、肥用量，改善了我国的农业生态环境，为农业可持续发展提供了保障；一系列重要有影响力的论文的发表，显著提升了我国在作物基因资源领域的国际地位和影响。
作物有害生物综合治理学科群：突破以农药为主的防治观念
作物有害生物综合治理学科群包括1个综合性重点实验室、3个专业性重点实验室、12个区域性重点实验室、2个企业实验室和29个农业科学观测实验站。
通过项目建设，重大农业生物灾害预警监测检测技术取得进展。首次研制成功扫描昆虫雷达数据采集、分析系统及昆虫雷达长期监测技术，农作物病虫害疫情地理信息系统开发技术和计算机网络化的数据传输和管理技术，影响农作物病虫害的关键气象因素和预警指标的分析提取技术以及中长期预测预报技术等关键技术问题也初步得到解决。
关键防控技术取得成效。针对我国农作物主要病虫害培育出了一批抗性好且农艺性状优良的品种或材料；研制出一批环境友好高效广谱的微生物制剂、合成了众多农用抗生素类产品，研制出一批生物源农药，赤眼蜂等多种天敌昆虫已开始在我国大规模应用，年释放天敌昆虫1万亿头，在玉米、水稻、棉花、柑橘等作物上应用面积100万公顷。开发出多种环境相容性药剂，田间病虫害抗药性基因的早期快速检测、抗药性基因的时空动态监测、抗性风险评估及害虫抗性治理措施也取得新进展。
生态调控等非化学控害增收技术研究取得重要进展。突破了以农药为主导的传统病虫害防治观念，从稻田生态的整体性出发，研究出生物多样性、稻田养鱼、稻田养鸭、频振灯诱杀等效果显著的非化学单项控害、增收实用核心技术；提出了利用作物品种的合理布局，高茬收割，轮作换茬，实行水旱轮作或与非寄主作物的旱轮作等生态调控措施。
关键技术的集成、示范与推广成效显著。根据不同生态区农作物主要病虫害的种类和危害特点，集成了与安全生产相协调的病虫害优化配套控制技术；通过相应试验示范与推广，基本控制了主要有害生物的暴发成灾。
