本教材根據2018—2022年高等學校農業工程類專業本科核心教程教材規劃要求編寫，分為12章內容，包括緒論、大氣環境基本特性、土壤環境基本特性、土壤環境中物質傳輸基本原理、作物水分生理與作物養分、作物生長發育基本特征、土壤耕作與作物栽培、作物生境調控方法、作物生長模型基本原理、作物生境調控效益評估、田間作物生長與生境智能監測、作物生境學實驗原理與分析方法等方面的內容。綜合了相關氣象、土壤、農業、監測技術、效益評估等方面基礎理論，是農業氣象學、土壤物理學、土壤化學、土壤生物學、土壤肥料學、作物生理學、耕作和栽培學、農業水利學、經濟學、信息技術等多學科交叉的一門綜合應用科學，突出理論與實踐相結合、基礎知識與測試技術相結合、模擬分析與過程管理相結合，為掌握農業水土資源高效利用和生態農業提質增效等方面方法和技術奠定理論和知識基礎。
本教材可作為高等學校農業水利工程專業的通用教材，也可作為從事農業水利、生態環境方面工作人員的參考書。