จังหวัดพะเยา มีพื้นที่ทั้งหมด 3,959,413 ไร่ เป็นพื้นที่ที่มีศักยภาพทางด้านการเกษตร 1,554,070 ไร่ หรือ 39.27 เปอร์เซ็นต์ เป็นพื้นที่มีความอุดมสมบูรณ์ต่ำซึ่งมีความสามารถในการดูดซับธาตุอาหารต่ำและถูกชะพาลงไป
ในดินชั้นล่างหรือออกไปจากพื้นที่ได้ง่ายได้แก่ กลุ่มชุดดินที่ 5,18, 18Bhi, 29B, 29Bb, 29C, 35B, 35b, 35Bb, 35C, 56B, 56Bb, 56C, 56D มีเนื้อที่ประมาณ 444,246 ไร่ หรือ 11.24 เปอร์เซ็นต์ของพื้นที่จังหวัด
แนวทางแก้ไข การใช้ประโยชน์พื้นที่ดินบริเวณนี้ ควรมีการปรับปรุงบำรุงดินโดยการเพิ่มปริมาณอินทรียวัตถุ เช่น ปุ๋ยหมัก อัตรา 1-4 ตันต่อไร่ ปุ๋ยคอก อัตรา 1-2 ตันต่อไร่หรือปุ๋ยพืชสด อัตราเมล็ดพันธุ์ 5-10 กก.ต่อไร่ร่วมกับปุ๋ยเคมีตามชนิดพืชที่ปลูก เพื่อช่วยปรับปรุงบำรุงดิน เพิ่มผลผลิตและรักษาความสามารถ
ในการผลิตของดินไม่ให้เสื่อมลงอย่างรวดเร็ว ทำให้มีการใช้ประโยชน์ที่ดินได้อย่างยั่งยืน

ดินตื้นถึงชั้นลูกรัง เศษหิน ก้อนหินปะปนอยู่ในเนื้อดินตั้งแต่ 35 เปอร์เซ็นต์ หรือมากกว่าโดยปริมาตรภายในความลึก 50 เซนติเมตรจากผิวดิน หรือมีชั้นหินพื้นตื้นกว่า 50 เซนติเมตรจากผิวดิน ดินตื้นจะเป็นอุปสรรคต่อการชอนไชของรากพืชลงไปหาอาหาร นอกจากนี้ยังมีส่วนที่เป็นดินน้อย ทำให้มีความสามารถในการดูดซับธาตุอาหารและอุ้มน้ำต่ำมาก พืชจะขาดน้ำและทำให้เหี่ยวเฉาไวกว่าพื้นที่อื่น ได้แก่ กลุ่มชุดดินที่ 46B, 46Bb, 46C,46D, 47C, 47D, 47E, 48B, 48C,48D, 48E ประมาณ 268,448 ไร่ หรือ 6.78 เปอร์เซ็นต์ของพื้นที่จังหวัด
แนวทางการแก้ไข เลือกพื้นที่ที่มีหน้าดินหนาและไม่มีเศษหินหรือก้อนหินอยู่บริเวณหน้าดินมาก เพราะจะเป็นอุปสรรคต่อการเกษตรกรรมและการดูแลรักษา โดยทำการเกษตรแบบวนเกษตรหรือแบบผสมผสาน ไม่ทำลายไม้พื้นล่าง ขุดหลุมปลูก พร้อมปรับปรุงดินด้วยปุ๋ยหมักอัตรา 25-50 กก.ต่อหลุม หรือปุ๋ยคอกอัตรา 10-20 กก.ต่อหลุมร่วมกับปุ๋ยเคมีตามชนิดพืชที่ปลูก มีระบบอนุรักษ์ดินและน้ำ เช่น ใช้วัสดุคลุมดินหรือปลูกหญ้าแฝก เพื่อรักษาความชื้นและลดการกร่อนของดิน พัฒนาแหล่งน้ำไว้ใช้ในช่วงที่ฝนทิ้งช่วงนานหรือพืชขาดน้ำ สำหรับในพื้นที่ที่มีหินกระจัดกระจายอยู่บนดินมาก ไม่เหมาะสมต่อการเกษตร ควรปล่อยไว้ให้เป็นป่าตามธรรมชาติ เป็นที่อยู่อาศัยเพาะพันธุ์ของสัตว์ป่า เป็นแหล่งต้นน้ำลำธาร สำหรับในพื้นที่เสื่อมโทรม ควรฟื้นฟูให้กลับมาเป็นป่าหรือปลูกไม้ใช้สอยโตเร็ว

บางบริเวณ มีสภาพพื้นที่เป็นลูกคลื่นถึงเป็นเนินเขาและมีเนื้อดินค่อนข้างเป็นทราย ทำให้ง่ายต่อการถูกกร่อนจากแรงกระแทกของเม็ดฝนและถูกพัดพาโดยน้ำที่ไหลบ่าผ่านผิวดิน ทำให้เกิดเป็นร่องกว้าง ทำความเสียหายกับพืชที่ปลูกและเป็นอุปสรรคต่อการจัดการที่ดินและ การไถพรวน
แนวทางการแก้ไข การใช้ประโยชน์พื้นที่บริเวณนี้ ควรมีการไถพรวนให้น้อยที่สุดและไถขวางความลาดชัน ปรับปรุงดินโดยการใช้ปุ๋ยอินทรีย์ เช่น ปุ๋ยหมัก ปุ๋ยคอกหรือปุ๋ยพืชสดร่วมกับปุ๋ยเคมี มีมาตรการอนุรักษ์ดินและน้ำ เช่น ใช้วัสดุคลุมดิน ทำคันดิน ปลูกหญ้าแฝกหรือปลูกพืชเป็นแถบสลับ ในพื้นที่ที่เป็นร่องที่เกิดจากการกร่อน ควรไถกลบและปรับปรุงดิน พร้อมเปลี่ยนทางเดินของน้ำไหลบ่า เพื่อไม่ให้เกิดการกร่อนซ้ำในพื้นที่เดิม

พื้นที่ที่มีความลาดชัน มากกว่า 35 เปอร์เซ็นต์หรือเป็นพื้นที่ภูเขา ไม่เหมาะสมต่อการเกษตรกรรม เนื่องจากยากต่อการจัดการดูแลรักษา ใช้มาตรการพิเศษในการอนุรักษ์ดินและน้ำ ทำให้เสียค่าใช้จ่ายสูงมาก และยังเป็นการทำลายระบบนิเวศน์ของป่าอีกด้วย ได้แก่ กลุ่มชุดดินที่ 62 มีเนื้อที่ประมาณ 2,224,794 ไร่ หรือ 56.19 เปอร์เซ็นต์ของพื้นที่จังหวัดแนวทางการแก้ไข ควรรักษาไว้ไห้เป็นป่าตามธรรมชาติ เป็นที่อยู่อาศัยและเพาะพันธุ์ของสัตว์ป่า เป็นแหล่งต้นน้ำลำธารถ้ามีความจำเป็นต้องนำมาใช้ประโยชน์ทางการเกษตร ควรมีการสำรวจดินและเลือกใช้พืชที่มีศักยภาพในการเกษตร เป็นดินลึกและมีความลาดชันไม่สูงมากนัก โดยทำการเกษตรแบบวนเกษตรและมีระบบอนุรักษ์ดินและน้ำ
แนวทางการแก้ไข จัดการดินควรเน้นด้านการอนุรักษ์ดินและน้ำทั้งมาตราการด้านพืช และมาตราการด้านวิศวกรรมควบคู่กันไป มาตราการด้านพืชหรือการเกษตรมีหลายอย่าง เช่น การใช้ปุ๋ยพืชสดและพืชคลุมดิน การใช้เศษพืชคลุมดิน การเตรียมดินระบบอนุรักษ์ การไถพรวนและปลูกพืชตามแนวระดับ การใส่ปุ๋ยและปรับปรุงสมบัติของดิน และการใช้ที่ดินแบบวนเกษตร มาตราการทางวิศวกรรมที่ควรนำมาปฏิบัติได้แก่ ทำคูรับน้ำรอบเขา ขั้นบันไดดิน และการทำบ่อดักตะกอน เนื่องจากดินนี้เป็นดินที่มีความอุดมสมบูรณ์ของดินต่ำด้วย จึงต้องปรับปรุงบำรุงดิน เช่นเดียวกับวิธีการต่างๆ ที่ได้กล่าวไว้แล้วในแนวทางการจัดการดินที่มีความอุดมสมบูรณ์ของดินต่ำ รวมทั้งรักษาความชื้นในดินและพัฒนาแหล่งน้ำให้เพียงพอสำหรับการเพาะปลูกด้วย

การเกษตรกรรมในจังหวัดพะเยา ยังคงต้องอาศัยน้ำฝนเป็นหลัก เนื่องจากพื้นที่ที่รับประโยชน์จากน้ำชลประทานมีเพียง 43,949 ไร่ หรือ 1.11 เปอร์เซ็นต์ของพื้นที่ทั้งจังหวัด ช่วงฤดูฝนซึ่งเป็นฤดูเพาะปลูกมีระยะเวลาประมาณ 6 เดือนในรอบปี นอกจากนี้การแพร่กระจายของน้ำฝน ไม่ค่อยสม่ำเสมอ เกิดฝนทิ้งช่วงเป็นเวลานานหลายวันติดต่อกันจนทำให้พืชเสียหาย จากการศึกษา ถึงความสมดุลของน้ำและความชื้น จะพบว่าช่วงฤดูกาลเพาะปลูกที่แท้จริงมีเพียง 5 เดือนเท่านั้น คือ เดือนกรกฎาคม ถึงเดือนพฤศจิกายน การแก้ไขการขาดแคลนน้ำจะต้องได้รับความร่วมมือ กันอย่างใกล้ชิดระหว่างรัฐบาลและชาวไร่ชาวนา ทั้งนี้จะต้องพิจารณาถึงการสร้างระบบชลประทาน และวิธีการใช้น้ำเพื่อการเกษตรอย่างเหมาะสมควบคู่กันไป การพัฒนาการชลประทานอาจจะทำได้เฉพาะแห่ง เช่น การติดตั้งเครื่องสูบน้ำด้วยพลังไฟฟ้า ผันน้ำจากแม่น้ำผ่านคลองซอยมาให้เกษตรกรใช้ปลูกพืช การแนะนำและช่วยเหลือเกษตรกรในการสร้างอ่างเก็บน้ำขนาดเล็ก ให้มีกระจัดกระจายอยู่ในท้องไร่ท้องนา

ปัญหาเรื่องน้ำท่วม เป็นปัญหาที่เกิดขึ้นเฉพาะแห่ง ในบริเวณที่ลุ่มใกล้แม่น้ำลำน้ำสายต่างๆ และที่ลุ่มในหุบเขา โดยเกิดจากการไหลบ่าของน้ำในแม่น้ำ หรือลำน้ำสายต่างๆในฤดูน้ำหลาก ซึ่งในบางปีที่มีน้ำมาก อาจประสบปัญหาจนทำให้เสียหายแก่พืชที่ปลูกในบริเวณเหล่านี้ได้ การแก้ปัญหานี้ทำได้โดย การสร้างคันดินกั้นริมน้ำหรือลำน้ำ และการขุดลอกลำน้ำ ลำห้วย และหนองน้ำธรรมชาติ

ปัญหาการชะล้างพังทลายของดินเป็นปัญหาที่สำคัญในการที่ทำให้ดินเสื่อมโทรม โดยเฉพาะบริเวณพื้นที่ที่มีความลาดเทตั้งแต่ 5 เปอร์เซ็นต์ขึ้นไป ที่ใช้ในการเพาะปลูก โดยไม่มีการอนุรักษ์ดินและน้ำที่เหมาะสม และจะมีความรุนแรงมากขึ้น ในบริเวณพื้นที่ภูเขาที่เปิดป่าทำการเกษตร หรือบริเวณที่ทำไร่เลื่อนลอย โดยที่น้ำฝนจะเป็นตัวการในการกร่อนและชะเอาดิน และแร่ธาตุอาหารพืชออกไปสู่ที่ต่ำ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีมาตรการในการอนุรักษ์ดินและน้ำเพื่อป้องกันแก้ไข และรักษาคุณภาพของดินให้คงสภาพและใช้ประโยชน์ในระยะเวลายาวนาน โดยการไถพรวนตามแนวระดับ การใช้พืชและวัสดุคลุมดิน การปลูกพืชสลับสำหรับบริเวณที่ลาดชันมากก็ควรมีการทำคันดิน หรือคันพืช (โดยการปลูกต้นแฝก) เพื่อชะลอความเร็วของน้ำ หรืออาจมีการทำขั้นบันได

ในกรณีของดินที่มีความอุดมสมบูรณ์ต่ำนั้นจำเป็นต้องใส่ปุ๋ยเพื่อเพิ่มผลผลิต แต่ในดินที่มีความอุดมสมบูรณ์ ปานกลาง หรือสูงแล้วก็จำเป็นต้องใส่ปุ๋ยอยู่เสมอ เพื่อรักษาสภาพความอุดมสมบูรณ์ของดินให้คงอยู่ เพราะทุกครั้งที่มีการเก็บเกี่ยวผลผลิตนั้นหมายถึง ได้เอาแร่ธาตุอาหารออกไปจากดิน ถ้าไม่มีการเพิ่มธาตุอาหารลงไปในดิน การใช้ประโยชน์เป็นระยะเวลาติดต่อกันนานดินก็จะเสื่อมโทรม และมีความอุดมสมบูรณ์ต่ำ การใส่ปุ๋ยควรจะใส่ทั้งปุ๋ยอนินทรีย์หรือปุ๋ยอินทรีย์ อาทิ ปุ๋ยคอก ปุ๋ยหมัก ปุ๋ยพืชสด หรือปุ๋ยชีวภาพ เป็นต้น ควบคู่กันไป ทั้งนี้จะต้องอยู่ในปริมาณและระยะเวลาที่เหมาะสม หลังเก็บเกี่ยวควรมีการไถกลบตอซังให้คลุกเคล้ากับดิน เป็นการเพิ่มอินทรียวัตถุในดิน ไม่ควรเผาทำลายซากพืช