Gli agrosistemi (agricoltura e seminativi) interagiscono fortemente con il loro ambiente e soprattutto con i sistemi acquatici e atmosferici. La maggior parte di questi scambi avviene attraverso il ciclo dell'acqua che trasporta la materia organica, sia come fonte di nutrienti che come potenziali inquinanti. Questa materia organica è trasformata da cicli biogeochimici in cui i microrganismi sono particolarmente coinvolti. I sistemi acquatici interagiscono con gli agrosistemi attraverso le falde freatiche e i fiumi, ma anche attraverso i sistemi di irrigazione. Gli agrosistemi, le fonti di aerosol (particelle del suolo, bioaerosol), i COV (composti organici volatili) e i gas serra parteciperanno ai processi atmosferici e influenzeranno la formazione di nuvole e precipitazioni, che avranno un impatto sugli agrosistemi. Queste interazioni, che sono estremamente complesse, condizionano in parte la qualità economica e ambientale della produzione agricola, è essenziale comprendere meglio le basi per aumentare le prestazioni dei sistemi agroalimentari e verso una gestione agricola sostenibile (efficiente e meno impatto sull'ambiente). La comprensione di queste interazioni richiede una conoscenza approfondita dei processi biofisico-chimici in ambienti atmosferici e acquatici, sulla base di dati provenienti dall'osservazione e dalla sperimentazione.