เกษตรกรในพื้นที่อาศัยน้ำฝนส่วนใหญ่นิยมปลูกพืชเชิงเดี่ยว ทำให้เกษตรกรมักประสบปัญหารายได้ต่ำ วัตถุประสงค์ของโครงการวิจัยเพื่อให้ได้รูปแบบระบบการปลูกพืชที่เหมาะสมกับพื้นที่ใช้น้ำฝนในเขตต่างๆ ของประเทศไทย โดยยึดหลักเกษตรยั่งยืน และมีรายได้ต่อหน่วยพื้นที่เพิ่มขึ้น จึงได้ทำการวิจัยและพัฒนาระบบการปลูกพืชอย่างยั่งยืนในพื้นที่ใช้น้ำฝน ในปี 2554 - 2558 ครอบคลุมทุกภูมิภาคของประเทศไทย ผลการทดลองพบว่า ระบบการปลูกส้มเขียวหวานทดแทนข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ในจังหวัดพะเยา ให้รายได้สุทธิเฉลี่ยในปีที่ 4 ซึ่งส้มเขียวหวานเริ่มให้ผลผลิตเท่ากับ 1,836 บาท/ไร่ เปรียบเทียบกับการปลูกข้าวโพดเลี้ยงสัตว์อย่างเดียวให้รายได้สุทธิเฉลี่ย 3,316 บาท/ไร่ ระบบการปลูกมันฝรั่ง - พืชผัก ระบบการปลูกข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ - มันเทศ ระบบการปลูกข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ - ถั่วเขียว และระบบการปลูกพืชที่มีไม้ผลเป็นหลัก เป็นระบบการปลูกพืชที่เหมาะสมเพื่อทดแทนการปลูกข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ในพื้นที่ดอนภาคเหนือตอนล่าง ระบบปลูกข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ - ถั่วเขียวเป็นระบบปลูกพืชที่เหมาะสมสำหรับพื้นที่ลาดชัน และระบบปลูกกาแฟอราบิก้าเหมาะสำหรับปลูกทดแทนกะหล่ำปลีในพื้นที่สูงเขตภาคเหนือตอนล่าง ระบบการปลูกระบบปลูกข้าว - ถั่วลิสงและระบบการปลูกข้าวมันสำปะหลัง ในจังหวัดขอนแก่น ให้ผลตอบแทนสูงกว่าการปลูกข้าวอย่างเดียวร้อยละ 134 และ 251 ตามลำดับ และระบบการปลูกข้าวถั่วลิสงในจังหวัดนครพนม ให้ผลตอบแทนสูงกว่าการปลูกข้าวอย่างเดียวร้อยละ 244 ในขณะเดียวกันระบบการปลูกข้าว มันเทศ และระบบปลูกข้าวโพดฝักสด ในพื้นที่นาดอนจังหวัดขอนแก่น ให้ผลตอบแทนสูงกว่าการปลูกข้าวอย่างเดียวร้อยละ 740 และ 229 ตามลำดับ ระบบการปลูกข้าวมะเขือเทศเพื่อแก้ปัญหาโรครากปมมะเขือเทศในพื้นที่ดอนจังหวัดขอนแก่นได้ผลตอบแทนเฉลี่ยสูงกว่าการปลูกข้าวอย่างเดียวร้อยละ 853 โดยไม่พบการระบาดของโรครากปมมะเขือเทศ ระบบการปลูกข้าว – ถั่วลิสง ในพื้นที่ระดับน้ำใต้ดินลึกเขตใช้น้ำฝนจังหวัดบุรีรัมย์ ให้ผลตอบแทนเฉลี่ยสูงกว่าการปลูกข้าว - ข้าวโพดฝักสดร้อยละ 335 ระบบการปลูกข้าว – ข้าวโพดฝักสด และระบบการปลูกข้าว – ถั่วลิสงในพื้นที่ระดับน้ำใต้ดินตื้นเขตใช้น้ำฝนจังหวัดสุรินทร์ ให้ผลตอบแทนเฉลี่ยสูงกว่าการปลูกข้าวเพียงอย่างเดียวร้อยละ 225 และ 161 ตามลำดับ ระบบการปลูกมันสำปะหลังสลับที่กับถั่วลิสงในพื้นที่ไร่เขตใช้น้ำฝนจังหวัดร้อยเอ็ด ให้ผลผลิตเฉลี่ยและเปอร์เซ็นต์แปูงเฉลี่ยสูงกว่าปลูกมันสำปะหลังอย่างเดียว และระบบการปลูกพืชแบบผสมผสานในพื้นที่ปลูกข้าวร่วมกับการปลูกมะม่วงแก้ว หรือมะม่วงหิมพานต์บนคันนาเขตใช้น้ำฝนจังหวัดอุบลราชธานี ให้ผลตอบแทนสูงกว่าระบบการปลูกข้าวอย่างเดียว และระบบการปลูกถั่วลิสงแซมในพื้นที่ปลูกยางพาราจังหวัดอำนาจเจริญ ให้ผลตอบแทนเฉลี่ยและอัตราการเจริญเติบโตสูงกว่าการปลูกยางพาราอย่างเดียว ระบบการปลูกข้าวโพดฝักสดข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ ถั่วเหลืองฝักสดข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ และถั่วเขียวข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ เป็นระบบปลูกพืชไร่เป็นหลักที่เหมาะสมในจังหวัดอุทัยธานี และระบบการปลูกข้าวถั่วเหลืองฝักสดข้าวที่มีแหล่งน้ำเสริมในจังหวัดอุทัยธานี ให้ผลตอบแทนเฉลี่ยสูงกว่าระบบการปลูกพืชข้าวร้อยละ 72.3 ระบบการปลูกข้าว - ถั่วเหลืองฝักสด ข้าวถั่วเขียว ข้าวข้าวโพดฝักสด และข้าวโพดเทียน เป็นระบบการปลูกพืชที่เหมาะสมในจังหวัดชัยนาท ในขณะเดียวกันระบบการปลูกข้าวข้าวโพดฝักสด และข้าวถั่วลิสงที่มีแหล่งน้ำเสริมในจังหวัดนครสวรรค์ ให้ผลตอบแทนเฉลี่ยสูงกว่าการปลูกข้าวอย่างเดียวร้อยละ 600 และ 207 ตามลำดับ การจัดการระบบการผลิตปาล์มน้ำมันแบบครบวงจรอย่างยั่งยืนให้เหมาะสมกับพื้นที่ของเกษตรกรในเขตภาคใต้ตอนบน โดยได้ทำการทดสอบในพื้นที่เป้าหมาย ได้แก่ กระบี่ สุราษฎร์ธานี ชุมพร และนครศรีธรรมราช จากผลการทดสอบการจัดการสวนปาล์มน้ำมันตามคำแนะนำ โดยการจัดการปุ๋ย การจัดการสวน และการเก็บเกี่ยวตามวิธีของกรมวิชาการเกษตร ให้รายได้สุทธิเฉลี่ยเพิ่มขึ้ร้อยละ 96 เมื่อเทียบกับวิธีเกษตรกร จากนั้นได้เลือกวิธีแนะน้าขยายผลสู่พื้นที่น้าร่องในจังหวัดสุราษฏร์ธานี ทำให้สามารถลดค่าใช้จ่ายลงได้ 1,388 บาทต่อไร่ต่อปี และรายได้สุทธิเพิ่มขึ้น 2,199 บาทต่อไร่ต่อปี การจัดทำแปลงต้นแบบพืชผสมผสานและทดสอบระบบการเกษตรตามแนวเศรษฐกิจพอเพียงในไร่เกษตรกรต้นแบบในภาคใต้ตอนล่าง ได้แก่ จังหวัดพัทลุง ปัตตานี ยะลา นราธิวาส สงขลา ตรัง และสตูล โดยจัดการระบบการปลูกพืชแบบผสมผสานโดยยึดหลัก 9 พืช ผสมผสานพอเพียงร่วมกับเกษตรกรที่เข้าร่วมโครงการ ทั้งการเพิ่มชนิดพืชหรือกิจกรรมอื่นๆ ที่เกิดประโยชน์ และสร้างรายได้ให้แก่เกษตรกร 4,500 - 132,688 บาท/ครัวเรือน/ปี และได้พัฒนาระบบการปลูกพืชตามแนวเศรษฐกิจพอเพียงของชุมชนต้นแบบที่บ้านลำ ตำบลร่มเมือง อำเภอเมือง จังหวัดพัทลุง และขยายผลสู่ชุมชนตำบลบางเรียง อำเภอควนเนียง จังหวัดสงขลา