本实验室以作物栽培学、作物生理与农业生态学为支撑，加强作物生物技术、主要农作物的资源基础和应用基础研究，主攻主要农作物新品种的高产、优质、高效、安全栽培为应用目标；以作物优质、高产、高效、安全和可持续性发展应用基础研究为主，向作物重要性状发育基础研究和新技术应用研发两头延伸。
实验室将在作物生理生态、高产优质高效栽培理论与技术、生长发育的分子基础等3个方面开展理论研究和技术攻关。
1. 作物生理生态：以水稻、小麦、玉米、油菜和棉花等五大作物为主要研究对象，研究改善作物光合性能挖掘产量潜力的途径与机制，光、温、水、肥等资源高效利用的主控因子，揭示作物高产、优质和资源高效利用的生理生态基础，确保长江中游地区主要农作物高产、优质、高效与可持续生产。
2. 作物高产优质高效栽培理论与技术：以水稻（含再生稻）、小麦、玉米、油菜和棉花等五大作物为主要研究对象，通过研究不同品种、栽培措施、环境条件等因素对作物产量、品质及资源利用效率的影响，集成相应的配套技术，研发轻简化、机械化与绿色生产模式，创新高产高效耕作制度，创建主要农作物的可持续高产、产量与品质同步优化、养分与水分高效利用的技术体系，实现作物丰产提质增效，促进作物高产、优质、高效、生态与安全生产。
3. 作物生长发育的分子基础：以水稻为主要研究对象，研究作物产量形成与同化物积累转运的制约因素和调控的分子基础，作物养分高效利用的机理与分子机制，内源激素的代谢、运输和作用机理，激素与作物产量形成、养分高效利用的相互关系，为作物高产优质高效栽培技术提供理论支撑。