Os agrossistemas (agricultura e culturas arvenses) interagem fortemente com o seu ambiente e, especialmente, com os sistemas aquáticos e atmosféricos. A maior parte destas trocas ocorre através do ciclo da água que transporta matéria orgânica, tanto como fonte de nutrientes como de potenciais poluentes. Esta matéria orgânica é transformada por ciclos biogeoquímicos em que os microrganismos estão particularmente envolvidos. Os sistemas aquáticos interagem com os agrossistemas através das águas subterrâneas e dos rios, mas também através de sistemas de irrigação. Os agrossistemas, as fontes de aerossóis (partículas do solo, bioaerossóis), os COV (compostos orgânicos voláteis) e os gases com efeito de estufa participarão nos processos atmosféricos e afetarão a formação de nuvens e a precipitação, o que afetará os agrossistemas. Estas interações, extremamente complexas, condicionam em parte a qualidade económica e ambiental da produção agrícola, pelo que é essencial compreender melhor as bases para aumentar o desempenho dos sistemas agrícolas e para uma gestão agrícola sustentável (eficiente e com menos impacto no ambiente). A compreensão destas interacções requer um conhecimento profundo dos processos bio-físico-químicos em ambientes atmosféricos e aquáticos, com base em dados de observação e experimentação.
