西北黄土高原作物生理生态与耕作栽培重点实验室”是在整合学校相关科教资源的基础上于2012年正式获农业农村部批准进行重点建设。实验室紧紧围绕我国旱作农业区降水少、利用率低、利用难度大的问题，以提高降水利用效率为核心，从旱地作物生理生态、旱作节水栽培技术与耕作体系入手，以旱地作物水肥高效利用和生产系统可持续性为主攻方向，以提高旱作农业区降水利用率和利用效率为核心，揭示西北旱作作物水、肥高效利用的生理机制，研发西北旱地作物养分与水分高效利用的关键技术，突破旱作区小麦玉米等作物集雨保墒种植及现代旱作节本增效等关键技术参数，创新西北适水高效的种植制度和种植模式，形成西北旱作高产高效农业理论和技术体系，建立国际一流的旱作节水农业科学技术创新、人才培养和国际合作基地，服务和支撑我国西北黄土高原区农业发展。
实验室拥有一批先进的仪器设备和研究设施，其中10万元以上的设备有80余件，仪器设备总价值1021.8万元，田间实验场面积200亩。自制或研制的大型实验装置有20余台套。拥有作物学、生态学、土壤学、生理学、地理信息系统、计算机农业应用、仪器分析等多专业领域人才35人，其中实验室固定人员29人，高级技术职务21人，教授及研究员12人，博士22人，45岁以下人员16人。
近十年来，西北农林科技大学先后在黄土高原农业研究相关领域获得省部二等以上科技奖励14项,专利23项,出版学术研究著作20多部，发表研究论文600余篇,其中三大检索数据库(SCI、EI、ISTP)系统收录论文150多篇。通过多年的研究和试验推广工作，汇聚了一批从事作物理生态与耕作研发队伍，形成了“旱地作物栽培与耕作技术研究团队”和“旱地作物生理生态研究团队”等研究团队。
功能定位
农业部西北黄土高原作物生理生态与耕作重点实验室作为作物生理生态与耕作学科群的7个区域性重点实验室之一，根据学科群建设总体规划，西北黄土高原作物生理生态与耕作重点实验室接受作物生理生态与耕作学科群综合性重点实验室的指导，通过平台条件和人才队伍建设，提升研究创新能力，通过旱地作物生理生态研究方面、旱作栽培技术研发方面、旱地农作制度研究方面三个方面的研究，承担学科群西北黄土高原作物生理生态与耕作领域的科技研究任务。其主要功能是：
围绕西北黄土高原作物生产领域的重大科技需求，整合已有科技资源，强化集成创新，重点攻克旱地作物水、肥高效利用的生理机制、旱作集雨种植调控关键技术，优化旱作节水高效农作制度，提升西北黄土高原作物生产科学技术的创新能力，为区域作物水肥高效利用和农业持续生产提供科技支撑。
立足黄土高原区、放眼全国，建立国际一流的旱地农作物生理生态与高效栽培技术集成创新平台，研究创新西北黄土高原作物高产高效生产的农业模式和集成技术体系，促进西北黄土高原旱作农业技术集成化、工程化、标准化，提升产业技术转移能力，发挥区域性实验室在技术研究与生产应用间的桥梁作用，促进技术在西北黄土高原区的规模化应用。
以提升实验室自主创新能力为核心，凝聚、培养一批作物生理生态与耕作技术创新人才，开展技术交流与合作，建立国际一流的作物生理生态与耕作学科领域的人才培养和国际合作交流的基地。
目标任务
根据实验室的功能和定位以及作物生理生态与耕作学科群主要研究方向，作为作物生理生态与耕作科群的区域性重点实验室，农业部西北黄土高原作物生理生态与耕作重点实验室的主要任务是：紧紧围绕西北黄土高原作物生产的发展需求，以整体提升学科创新能力和服务产业发展能力为目标，针对我国西北黄土高原作物生产降水少、降水变异率高、利用率低及用难度大的问题，建设西北黄土高原农作物生理生态与高效栽培技术集成创新平台，以西北黄土高原旱地作物水、肥高效利用的生理机制、旱作集雨种植调控关键技术、旱作节水高效农作制度为主攻方向，开展旱地作物生理生态与耕作的应用基础研究，揭示西北黄土高原旱地作物高产高效生产的生理生态机制，创新和发展旱作集雨种植调控关键技术和旱作节水高效农作制度与技术模式，创新西北黄土高原作物高产高效生产模式和技术体系，提升我国作物生理生态与耕作学科的创新能力，形成国际一流的作物生理生态与耕作学科技术创新、人才培养和国际合作基地，引领我国作物生产科学技术的进步，跟踪国际前沿技术的发展动态，支撑我国西北黄土高原旱作农业的可持续发展。