Nathalie Colbach est une agronome des systèmes et modélisatrice. Ses travaux s'organisent autour de l'analyse, compréhension et modélisation des effets des systèmes de culture (et leur agencement dans le paysage) sur les adventices et les conséquences pour la production agricole et la biodiversité. La finalité de ces travaux est l'évaluation multicritère et la conception multiobjective de systèmes de culture pour la gestion agroécologique des adventices (ex. économes en herbicides, maîtrisant des espèces nuisibles, préservant la biodiversité, minimisant les impacts environnementaux, assurant quantité et qualité de récolte …).

Elle a développé plusieurs modèles des effets des systèmes de culture sur la dynamique et la génétique d'adventices (GENESYS-COLZA et BETTERAVE, ALOMYSYS, FLORSYS) mais aussi de maladies fongiques (TAKEALLSYS...). Avant le projet COPRAA, elle a notamment coordonné le projet ANR CoSAC (2015-2018) et des tâches dans différents projets (H2020 ReMix, Casdar RAID...). Actuellement, elle gère aussi le projet Plant2Pro DECIFLORSYS (2020-2021) et des tâches dans plusieurs autres projets (H2020 IWMPRAISE, PPR BE-CREATIVE...).