מבין המחלקות הראשונות שהוקמו ב'תחנת הניסיון החקלאית' הייתה המחלקה 'לכימיה חקלאית', אשר כללה את המעבדה לקרקע. מנהל המחלקה 'לכימיה חקלאית' היה פליקס מנצ'יקובסקי. הנושאים שנחקרו בשנים הראשונות התרכזו בבעיות המעשיות של ההתיישבות החקלאית שהייתה בתנופת עשייה, ביניהם הערכת איכות ופוריות הקרקע, שיטות לטיוב קרקעות מלוחות והכנתם לעיבוד חקלאי, השקית תירס בהמטרה, מיון סוגי קרקעות בצפון הארץ, הרכב החול בדיונות, מחקרים בנושא 'תרכובת מי הגשמים', מי מעיינות עמק יזרעאל ומעיינות הירדן. ריכוז הניטרטים באדמות ארץ ישראל דרך בדיקתם וחקירת הזבלים בכפרים ועוד. ראשוני החוקרים במחלקה היו שלמה רביקוביץ, יפה ונחמה בידנר- בר-חוה.
בשנת 1932 החל המעבר הפיזי של התחנה מתל אביב לרחובות ובשנת 1935 נחנך הבניין לקרקע ומים ב'תחנת הניסיון' ברחובות. חנוכת הבניין הייתה בנוכחות סיר ארתור ווקופ הנציב העליון הבריטי הרביעי (תקופת המנדט הבריטי בארץ ישראל) שתמך בהתיישבות החקלאית, בנוכחות חיים ויצמן ורעייתו ומנהל התחנה יצחק אלעזרי וילקנסקי (לימים אלעזרי וולקני). בשנת 1942 המעבדה לקרקע ומים הפכה להיות ה'מחלקה לקרקע ומים'.
בשנות ה- 40 וראשית ה- 50 מנהל המחלקה לכימיה חקלאית היה ד"ר שלמה רביקוביץ שהיה גם מרצה במכון ללימודי החקלאות, בתחנת הניסיונות. לצוות המחקר היו שותפים גב' נחמה בידנר- בר-חוה, כימאית שעסקה בהמלחה ובתכונות הפיזיקליות של הקרקע. גנס, כימאי שעסק בסקר קרקעות. ויניק שעסק בפוריות הקרקע, דוד לחובר, מהנדס כימאי שעסק בסקר קרקעות ופוספוריטים. אליהו מורבסקי, מהנדס אגרונום שעסק במי השקיה ומליחות. גב' פניה פינס, כימאית שעסקה בנושא המלחה והרכב קרקעות הארץ. אלכסנדר פורת (פרל), כימאי שעסק בהשקיה במים מלוחים, גיטה רוזנברג, לימים מנהלת המחלקה לכימיה והזנה, עסקה בבדיקות קרקע, רמתי כימאי בדיקות קרקע, קורט שלינגר, כימאי, עסק בסקר קרקעות. ההישגים המחקריים בשנים אלו היו סקר קרקעות בנגב הצפוני, בשפלה ובצפון. באזורי הנסויים שהשתרעו על שטח של 6 מיליון דונם. נחקרו תכונות פיזיקליות וכימיות של הקרקע. תכונות חומרי טיוב קרקע. כושר תאחיזת המים בקרקעות שונות וניצול מים מליחים לצרכי השקיה. בשנים אלו החלו לחקור את כבול החולה למטרות זיבול.
בסוף שנות ה-50, לאחר המעבר של התחנה לחקר החקלאות לבית דגן, האגף לקרקע ומים ועובדיו נשארו בקמפוס ברחובות בצמוד למכון ויצמן שהוקם בשכנות לתחנה לחקר החקלאות. מנהל האגף באותה עת היה ד"ר יעקב רובין שיזם מערכת מחקרים ארצית בנושא השקיית גידולים ותצרוכת מים של גידולי שדה (חיטה, סורגום, תירס, כותנה, סלק סוכר, אגוזי אדמה, אספסת, ועגבניות). מטעים (הדרים, אבוקדו, תפוחי עץ, ובננות) וכן גם דשא, ורדים בחממה, אגבה, וצפצפה. נושאי המחקר התרכזו ביחסי קרקע מים צמח והתנהגות גידולים בתנאי עקה. בסך הכול בוצעו 120 מחקרים שסיכומם פורסם בחוברות בעברית ובאנגלית בתפוצה רחבה בארץ ובעולם.
המשך