Räumliche Analysen und Modellierungen bieten die grundlegenden methodischen Ansätze. Verschiedene Arbeitsgruppen des Institutes arbeiten mit diesen Werkzeugen, um unterschiedlichste Forschungsfragen zu beantworten.

Mit räumlichen Analysen können verschiedenste Eigenschaften der Kulturlandschaft charakterisiert und zu quantifiziert werden. Dabei kommen spezielle Methoden und Systeme wie Geographische Informationssysteme (GIS) und Fernerkundungssysteme zum Einsatz.

Oft entstehen in diesem Zusammenhang umfangreiche Geodatenbanken. Ein zentrales Beispiel ist das Verzeichnis regionalisierter Kleinstrukturen, das Kleinstrukturen der Agrarlandschaft abbildet. Es bildet eine wichtige Grundlage für ein landschaftsabhängiges Risikomanagement im Pflanzenschutz und leitet sich aus einer institutseigenen Datenbank ab. Auch die Gebietsgliederung "Boden-Klima-Räume der Bundesrepublik Deutschland", die vom Institut gemeinsam mit den Anstalten für Landwirtschaft bzw. den Landwirtschaftskammern der Bundesländer erarbeitet wurde, ist eine Referenz für zahlreiche Anwendungen. Diese und weitere umfangreiche Informationen können Landwirte, Politiker und interessierte Nutzer als digitale Karten im JKI-Geoportal recherchieren oder in Form spezieller GIS-Anwendungen, wie dem Portal „geobee“, über das Internet nutzen.

Weitere GIS-Nutzungen finden sich im Zusammenhang mit der Entwicklung und Nutzung des Modells SYNOPS (vor allem im Beratungssystem Hot-Spot Manger Nordrhein-Westfalen) und bei der Abschätzung eines möglichen Eintrags von Pflanzenschutzmitteln in Kleingewässer. Aus Informationen zu den Lebensraumansprüchen von Indikator-Vogelarten des Agrarraums können - in Verbindung mit digitalen Landschaftsmodellen – beispielsweise Empfehlungen zur Förderung der Artenvielfalt abgeleitet werden.

Für die ganzheitliche Bewertung von Anbausystemen und die Weiterentwicklung alternativer Pflanzenbaustrategien nutzt das Institut in der Regel modellbasierte Methoden. So versuchen wir, mit statistischen Analysen und prozessbasierten Pflanzenwachstumsmodellen die Interaktion und Ertragswirkung von biotischen und abiotischen Stressfaktoren zu bewerten. Wir nutzen diese methodischen Ansätze ebenfalls, um die Auswirkungen von Temperatur und Landnutzungsintensität auf die floristische Artenvielfalt in Agrarlandschaften Europas vor dem Hintergrund des Klimawandels zu analysieren.