В многофакторных балансовых и модельных опытах с искусственно созданными экстремальными условиями внешней среды (дефицит, избыток влаги, тепла, света) исследованы фотосинтетическая деятельность и продуктивность культур орошаемого земледелия. Созданы прогностические программы роста, развития растений и формирования урожая при различных годах увлажнения (влажный, среднеувлажненный, засушливый). Разработаны элементы управления продукционным процессом агроценозов (оперативно-текущая программа и программа-коррекция). Для основных полевых культур орошаемого земледелия определены оптимальные содержание гумуса, плотность и структура пахотного слоя почв, пути регулирования агрофизических свойств. Установлено влияние систематического применения удобрений на плодородие орошаемых светло-каштановых почв и урожайность сахарной свеклы, возделываемой бессменно и в севообороте озимой пшеницы, сои, люцерны, кукурузы на зерно.