Realizó el Master MSc. en riegos (1974) y el Doctorado Ph.D. en Ecología (1976), en la Universidad de California, Davis (EE.UU.). Desde 1976 a 1982 fue Profesor del Departamento «Land, Air and Water Resources» de la Universidad de California, Davis (EE.UU.) y trabajó como especialista en Riegos y Aguas Superficiales en el Servicio de Extensión Cooperativa de esta Universidad.

En 1982 regresa a España al obtener, por oposición, la Cátedra de Producción Vegetal de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos de la Universidad de Córdoba. A partir de 1983 desempeña diversos cargos administrativos relacionados con la gestión de la investigación española. Primero, Coordinador de la Comisión de Ciencias Agrarias (1983-1985) y Director de Programas Especiales de la Comisión Asesora de Investigación Científica y Técnica (CAICYT) (1985-1987). En 1989 preside el Comité 6 (Ingenierías) de la Comisión Nacional Evaluadora de la Actividad Investigadora (CNEAI) del Profesorado Universitario.

En 1991 es nombrado Presidente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), cargo que desempeñará hasta que en 1992 pasa a ocupar la Secretaría de Estado de Universidades e Investigación del Ministerio de Educación y Ciencia, donde permanece hasta 1994. De 1995 a 2003 es Presidente de la Real Academia de Ingeniería de España, de la que previamente fue nombrado Académico Numerario. Simultáneamente, de 1995 a 1999, es Director del Instituto de Agricultura Sostenible (CSIC). De 2000 a 2002 preside la Sociedad Europa de Agronomía. En 2005 es nombrado Director de la Agencia Andaluza de Evaluación de la Calidad y Acreditación Universitaria de la Junta de Andalucía. En 2011 vuelve a ser elegido Presidente de la Real Academia de Ingeniería hasta 2019. Premio Andalucía de investigación en ingeniería en 2012. Es miembro de la Academia Europaea.

Ha tenido mucha actividad en el ámbito de la cooperación internacional, habiendo trabajado para la Organización de Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) en más de 20 países. De 1998 a 2003 fue miembro del Consejo Científico del Grupo Consultivo de Investigación Agraria Internacional (TAC/CGIAR, Washington D.C.). Ha sido Consultor de la Oficina de Evaluación de Tecnologías del Congreso de EE.UU., de la Agencia para el Desarrollo Internacional de los EE.UU., del Banco Mundial y de la UNESCO, entre otras organizaciones.

Sus trabajos de investigación versan sobre la ciencia e ingeniería del agua con relación a la agricultura y al ambiente, en temas tales como la adaptación de la agricultura a la escasez de agua, la conservación de agua y del suelo, los modelos de simulación, la optimización del riego, el manejo sostenible de los recursos naturales, el riego deficitario y la eficiencia en el uso del agua en sistemas agrícolas, con énfasis en horticultura. Ha publicado más de 200 artículos en revistas internacionales y capítulos de libros, que a Junio de 2019 habían recibido unas 20.000 citaciones con un índice h de 73, según Google Scholar. Ha dirigido más de 40 tesis doctorales a alumnos que actualmente ocupan puestos de responsabilidad en la docencia e investigación en España y otros países.