本教材根据2018—2022年高等学校农业工程类专业本科核心教程教材规划要求编写，分为12章内容，包括绪论、大气环境基本特性、土壤环境基本特性、土壤环境中物质传输基本原理、作物水分生理与作物养分、作物生长发育基本特征、土壤耕作与作物栽培、作物生境调控方法、作物生长模型基本原理、作物生境调控效益评估、田间作物生长与生境智能监测、作物生境学实验原理与分析方法等方面的内容。综合了相关气象、土壤、农业、监测技术、效益评估等方面基础理论，是农业气象学、土壤物理学、土壤化学、土壤生物学、土壤肥料学、作物生理学、耕作和栽培学、农业水利学、经济学、信息技术等多学科交叉的一门综合应用科学，突出理论与实践相结合、基础知识与测试技术相结合、模拟分析与过程管理相结合，为掌握农业水土资源高效利用和生态农业提质增效等方面方法和技术奠定理论和知识基础。
本教材可作为高等学校农业水利工程专业的通用教材，也可作为从事农业水利、生态环境方面工作人员的参考书。