土壌学研究室は、札幌農学校が東北帝国大学農科大学となった1907年に農芸化学第一講座として創設されました。1964年に土壌・肥料学講座と名称変更し、1967年にその後継講座として土壌学講座が発足しました。この間、第一講座および土壌・肥料学講座は三宅康次教授（1907～1943）、石塚喜明教授（1944～1967）が担当し、土壌学講座となってからは岡島秀夫教授（1968～1986）、佐久間敏雄教授（1987～1994）、波多野隆介教授（1995～2020）に引き継がれ、2021年より当真要教授が担当しています。1999年からは大学院重点化に伴い設置された環境資源学専攻地域環境学講座に属し、2019年の学院改組に伴って、農学専攻環境フロンティアコース地域環境学ユニットに所属が変わり、現在に至ります。

三宅教授の時代にはケイ酸とアルミニウムの作物生育への影響が論じられ、石塚教授の時代には水耕栽培法が確立され、イネの栄養生理学的研究を数多く実施し、作物栄養学講座創設の根幹を作った。また冷温帯土壌の生成的特徴に基づき、開拓地土壌調査を指揮され、土質改善学講座の創設に結び付きました。土壌学講座となった岡島教授の時代には、植物と土壌の接点となる土壌溶液を中心に研究が展開されました。土地利用と土壌溶液濃度組成の関係、土壌溶液濃度組成と固液平衡の関係、溶存イオンの植物根への移動過程の研究に基づいて土壌肥沃度が論じられました。続く佐久間教授の時代にはその数値モデル化に関する研究、硝酸溶脱、河川流出に関する研究、酸性降下物や地球温暖化と土壌生態系の相互作用に関する研究が着手されました。それらの研究は波多野教授の時代にますます高度に進められ、土壌生態系における物質循環に関する研究へと統合され、北海道内のさまざまな農林生態系複合流域におけるモニタリングとその精緻化、モデル化に関する研究へと発展し、さらに東ユーラシア、東南アジアとくに中国、シベリア、インドネシア、マレーシアにおいて、とくに窒素循環、炭素循環、温室効果ガス発生に関する研究が進められました。現在では特に土壌中の有機物の機能と炭素貯留効果に関する研究テーマを中心に、有機物を活用した農地生態系の健全化や流域・地域レベルの炭素動態と温室効果ガス発生に関する研究、ならびに有機栽培における環境影響に関する研究が進められています。

これらの研究の多くは学内外の共同研究により進められています。環境資源学講座内および大学院工学研究科、北海道大学北方生物圏フィールドセンターとの連携はもとより、早稲田大学、東京大学、愛媛大学、京都府立大学等の他大学、農研機構、JIRCAS、理化学研究所などの国公立研究機関との連携でプロジェクトが実施されています。

学部において担当する授業科目は、土壌および作物栄養学概論、土壌学 I、土壌学 II、実験計画法、物理化学および生物機能化学実験 I、地学概論です。農学院共通科目として温暖化影響学総論、地域環境学ユニットとして地域環境学特論を開講しています。毎週の原著論文セミナーのほか、大学院学生は土壌保全学分野との共同で研究セミナーを開催し、各々の研究を切り口に関連分野の知見を深め合っています。

主な学会は日本土壌肥料学会であり、主要研究成果は英文ではSoil Science and Plant Nutrition、和文では土壌肥料学雑誌に掲載されています。