Das Institut Agrosphäre zielt darauf ab, hydrologische und biogeochemische Prozesse in terrestrischen Systemen besser zu verstehen und vorherzusagen. Der Fokus liegt dabei auf land- und forstwirtschaftlichen Systemen, die durch den globalen Wandel zunehmend unter Druck geraten. Zu den zentralen Forschungsaktivitäten gehören die Untersuchung biogeochemischer Kreisläufe sowie die Quantifizierung von Austauschprozessen und Prozessen in der „Critical Zone“ des terrestrischen Systems. Die „kritische Zone“ reicht vom Grundwasser, über den Boden und die Vegetation bis hin zur Atmosphäre. Innovative Beobachtungstechnologien werden mit Laborexperimenten und Modellierungen gekoppelt, um terrestrische Prozesse der kritischen Zone auf verschiedenen Skalen (von der Poren- über die Feld- bis zur Kontinentalskala) zu untersuchen und so zu einer nachhaltigen Nutzung der natürlichen Ressourcen Wasser, Boden und Atmosphäre beizutragen.