1. Проведение комплексных почвенно-агрохимических обследований с последующим составлением агрохимических картограмм полей. Разрабатываются и внедряются научно обоснованные приёмы восстановления, сохранения и повышения почвенного плодородия, с учётом специфики агроэкологических зон и уровня деградации земель. Особое внимание уделяется дифференцированному подходу к управлению почвенными ресурсами и агротехнологиями на основе данных мониторинга.
2. Изучение и оптимизация минерального питания растений. Исследуются механизмы влияния макро- и микроудобрений, биостимуляторов и регуляторов роста на физиолого-биохимические процессы в растениях. Разрабатываются эффективные системы питания, обеспечивающие устойчивую продуктивность культур при различных уровнях водообеспечения и почвенного плодородия, в том числе на засолённых и истощенных почвах.
3. Разработка и научное обоснование применения удобрений и биопрепаратов
    Формулируются рекомендации по рациональному применению минеральных, органических и биоорганических удобрений, адаптогенов, регуляторов роста и биологических препаратов в зависимости от почвенно-климатических условий, биологических особенностей культур и уровня ресурсной обеспеченности хозяйств. Учитываются принципы экологической безопасности, устойчивости агроэкосистем и экономической эффективности.
4. Моделирование продукционного процесса сельскохозяйственных культур
   Особое направление исследований связано с математическим моделированием процессов формирования урожая, включая:
   • моделирование влияния минерального питания, влагообеспеченности, солевой нагрузки и других агроэкологических факторов на рост и развитие растений;
   • построение прогнозных моделей продуктивности культур в зависимости от агрохимического состояния почвы.
5. недостаточная верификация моделей в реальных условиях полевого земледелия;
6. высокая вариабельность почвенных параметров на микроландшафтном уровне;
7. недостаток исходных данных по биодоступности элементов питания в конкретных почвенных условиях;
8. необходимость адаптации моделей к локальным почвенно-климатическим реалиям и агротехнологиям.

• Почвенно-агрохимическое обследование с составлением картограмм и рекомендаций по рациональному использованию сельхозземель.
• Научно-практическое сопровождение систем применения биоорганических, биоминеральных удобрений и отечественных биопрепаратов.
• Консультирование по внедрению инновационных технологий, дифференцированному внесению удобрений, применению агрохимических нормативов и агроэкологических решений.

1945–1990 гг.

• Комплексные исследования по эффективности микроудобрений (медь, бор, марганец) на сахарной свёкле и яровой пшенице в разных почвенно-климатических зонах Казахстана.
• Испытание промышленных отходов (шлаки, флотационные хвосты) в качестве микроудобрений.
• Составление первых агрохимических картограмм по валовому и подвижному содержанию микроэлементов (Zn, Cu, Mn, Mo, Co, B) по материалам 2300 почвенных разрезов (анализировано 10 000 образцов).
• Разработка рекомендаций по внесению микроудобрений в зависимости от условий орошения и степени обеспеченности почв.

1960–1975 гг.

• Камеральная обработка аналитических данных по обеспеченности почв основными элементами питания: гумус, азот, фосфор, калий — с расчётом запасов в пахотном, полуметровом и метровом слоях.
• Агрохимическое обследование почв Кызылординской области (93 тыс. га, 33 хозяйства), составление картограмм и инструкций по внесению удобрений.

 2005–2020 гг.

• Проекты по агрохимическому и агроэкологическому обеспечению производства (обследовано более 50 тыс. га в ЮКО).
• Почвенно-геохимический мониторинг воздействия запусков ракет на космодроме Байконур и в районе Устюрт.
• Мониторинг загрязнения пахотных земель тяжёлыми металлами (Zn, Cu, Pb, Cd, Ni) в хлопкосеющих хозяйствах.
• Исследования по жидким комплексным удобрениям, технологиям сохранения плодородия, использованию вертикального дренажа и адаптогенов при выращивании хлопчатника.
• Разработка агротехнологий по применению серосодержащих удобрений и биоорганики.

• Проведены полевые исследования и производственные испытания применения органического гуминового удобрения «Тумат» при возделывании зерновых, зернобобовых и технических культур: озимая пшеница, рис, кукуруза, соя и сахарная свекла.
• Разработаны дифференцированные дозы применение удобрений под запланированные урожаи картофеля, лука, хлопчатника и дыни.
• Разработаны нормативы по коэффициентам использования питательных веществ из удобрений и почвы.
• Созданы модели прогнозирования и управления урожайностью картофеля, лука, хлопчатника и дыни по дифференцированному применению минеральных удобрений с учетом почвенного плодородия  и степени засоленности почвы.

Международное сотрудничество

Гранты и проекты:

• Проект МНТЦ (Москва) К-486: «Агромелиоративные методы регулирования плотности и плодородия почвы на орошаемых сероземах».
• Совместный проект с ЗАО «Белорусская калийная компания» по испытанию калийных удобрений под хлопчатник, картофель и рис.

Участие в программах СНГ:

• Совершенствование методов межгосударственной Географической сети опытов с удобрениями.
• Разработка систем удобрений для предотвращения деградации почв.
• Формирование агросервисной поддержки агрохимического обеспечения.
• Исследование экологических функций агрохимии в агроэкосистемах.

Международные конференции и симпозиумы:

• FAO Workshop INSII, Рим (2015)
• Международная конференция по Евразийской продовольственной безопасности (2016)
• Агрохимический форум Азии (2016)
• Научные визиты в Центр агроландшафтных исследований, Германия
• Симпозиум по дистанционному зондированию в засушливых зонах (Казахстан, 2016)
• Forum «Belt and Road» по устойчивому развитию (2016)

Научная продукция

• монографии,
• научные статьи в отечественных и зарубежных изданиях,
• производственные рекомендации,
• методические указания и нормативные документы.

• научно обоснованное управление почвенными ресурсами,
• экологическую устойчивость агроценозов,
• получение достоверных данных о минеральном питании растений, 
• совершенствование методологии расчёта агрохимических нормативов, 
• формирование научной базы ландшафтной агрохимии, учитывающей пространственную неоднородность агроландшафтов, уровни почвенного плодородия и степень интенсификации земледелия, 
• использование технологий точного земледелия и интеллектуальных программных решений для повышения эффективности агрохимического обследования и управления продуктивностью сельскохозяйственных культур,
• исследование эффективности и экологической безопасности новых форм макро- и микроудобрений, биостимуляторов, биопрепаратов и иных агрохимикатов. 

• учитывать совокупное воздействие засухи, солей, температуры, pH, элементов питания и других факторов.
• имитировать различные варианты орошения, доз удобрений, приемов обработки почвы и прогнозировать их влияние на урожай.
• интегрироваться в системы precision farming и агро-GIS для зонирования полей по уровню риска и урожайности.
• предвидеть возможное падение урожая и заранее принимать меры.
• избегать избыточного внесения удобрений и поливной воды, снижая антропогенное воздействие на почвы и водоисточники.
• обеспечивать сбалансированное использование и восстановление плодородия.