Відмова від обертання скиби і використання соломи як органічного добрива інгібує процеси нітрифікації. Це призводить до меншого вимивання нітратів у глибину в зимовий період, сповільнення процесів денітрифікації й втрати мінерального азоту, а також зумовлює підвищення цукристості цукрових буряків, кавунів, динь, помідорів та іншої товарної продукції. У той же час заорювання соломи на глибину викликає анаеробний процес бродіння з утворенням важких органічних кислот — пропіонової, масляної, оцтової, які токсичні для вищих рослин.

На агротехнічних фонах із мінімальним обробітком ґрунту інтенсивніще, ніж на оранці, відбувається фіксація атмосферного азоту азотобатером та іншими мікробами, які вільно живуть у ґрунті, що поліпшує режим азотного живлення рослин.

У спеціально проведених дослідах обґрунтовано, що нетоварна частка врожаю працюватиме на відтворення родючості ґрунту і на врожай, коли на кожну тонну післяжнивних решток буде внесено по 8–10 кг діючої речовини азотних добрив. Якщо цього не зробити, залишення післяжнивних решток призведе до зниження врожаю внаслідок нестачі азоту, а при біологічному розкладі їх відбуватиметься не гуміфікація, а утворення вільної вуглекислоти.

У стаціонарних дослідах обґрунтовано значне поліпшення агрофізичних властивостей ґрунтів під впливом грунтозахисних технологій: зростає структурність ґрунту, зменшується його щільність, утворюється вертикальна орієнтація пор аерації, що значною мірою поліпшує водопроникність і на порядок підвищує несучу спроможність ґрунтів. На поверхні не утворюється ґрунтова кірка, а карбонати ґрунту близько підходять до його поверхні. Посилюється протиерозійна стійкість ґрунтів, спроможність її протистояти водній і вітровій ерозії.

У багатьох стаціонарних дослідах обґрунтовано критерії родючості ґрунтів і напрями ґрунтоутворення: спадна родючість, просте та розширене відтворення родючості ґрунтів. Індикацію проводять за їхнім гумусним станом.

Науково обґрунтована водозатримна ефективність грунтозахисних технологій. Для різних культур вона становить додатково 30–50 мм продуктивної вологи, що підвищує стійкість сільськогосподарських культур і зменшує виробничий ризик у період сильних посух.

Наявність на поверхні ґрунту мульчі з післяжнивних решток забезпечує зростання температури ґрунту в холодний період року й зниження її у літню спеку. А це виводить тепловий режим ґрунту на оптимум і зменшує невиробничі втрати вологи через випаровування. Нами відкрита наявність конденсаційної вологи в ґрунті у період посух, коли вона пароподібно переміщується в ґрунті по температурному градієнту і випадає внутрішньоґрунтовою росою на твердому посівному ложі, розміщеному близько до поверхні ґрунту.

Систематичне застосування грунтозахисних технологій підвищує врожайність вирощуваних культур, та поліпшує їхню якість: зростає вміст білка й клейковини в зерні озимої пшениці, і вона переходять у категорії цінних і сильних, збільшується кількість цукру в коренеплодах цукрових буряків, у помідорах та інших овочах, що також поліпшує їхні смакові властивості.

Значні дослідження проведені стосовно боротьби з бур’янами, шкідниками й хворобами. Щодо боротьби з бур’янами, то нами науково обґрунтовано напівпаровий обробіток ґрунту у вільний від основної культури час, пошаровий обробіток для очищення полів від коренепаросткових багаторічників, способи боротьби з пирієм та ін. Обґрунтовано безпестицидні технології біологічного землеробства з метою вирощування екологічно чистої продукції для дитячого, лікувального і профілактичного харчування. Розроблено сучасні технології інтегрованого захисту сільськогосподарських культур від комплексів шкідливих організмів, обґрунтовано прогнози розмноження шкідливих організмів при складанні фітосанітарного моніторингу, особливості збереження та охорони корисних видів організмів у ґрунтозахисному землеробстві.

Розроблені ґрунтозахисні технології вирощування всіх сільськогосподарських культур, які вирощують в Україні залежно від грунтово-кліматичних умов для середніх, посушливих і зволожених умов по восьми регіонах країни. Розроблено систему машин і знарядь для впровадження грунтозахисних технологій вирощування культур з розрахунку як на вітчизняну, так і зарубіжну техніку.

Проблема обробітку ґрунту в грунтозахисних технологіях. Природа ніколи не орала. Вона тільки сіяла. І цей посів протягом мільйонів років забезпечував такий урожай біомаси, про який ми, агрономи, можемо тільки мріяти — у 5–6 разів більше, ніж в агроценозах (посівах сільськогосподарських культур). Звідки ж взялась ідея обертання скиби, тобто оранки?

Примітивні системи землеробства — вогнева, перелогова, підсічна — були безплужні. Соха, сабан, рало скибу не обертали, вони її тільки розпушували. Заново освоєна ділянка оброблялася 4–5 років, забезпечуючи порівняно високий урожай: "сам–три", "сам–чотири" (тобто висіяні 2 ц/га давали 6–8 ц/га зерна). За ці роки ґрунт "виорювався" і залишався в переліг на 6–10 років, на відкуп Природі, щоб вона відновила його родючість.

Поки людей на землі чи в країні було мало, а ґрунтів, придатних для землеробства, — багато, примітивні системи землеробства задовольняли суспільство. В той же час вирощуванням культур займалося більше половини дорослого населення.

З розвитком промисловості росли міста, виникала потреба у товарному зерні. Розширилися площі посіву зернових культур за рахунок скорочення площ під перелогом. Це скорочення набуло такого масштабу, що Природа не встигала відтворювати родючість перелогових земель. Рало замінив плуг, який давав змогу