Т. Д. Лысенко критически отнёсся и к стремительному освоению целины, и к замене посевов ржи и пшеницы посевами кукурузы, и к применению её инцухт-гибридов. Эти разногласия с Н. Хрущёвым стали причиной его отставки с поста президента ВАСХНИЛ в 1956 году. Впрочем, являясь крупным специалистом в области сельского хозяйства, он во второй половине 1950-х гг. внёс ряд предложений по улучшению агротехники в целинных районах.
Вопрос об освоении целины рассматривался ещё созданной осенью 1946 года комиссией по разработке долговременной государственной агрополитики под руководством Лысенко и Немчинова (директора ТСХА). Комиссия отметила, что распашка под пшеницу земель в зонах рискованного земледелия допустима, но требует осторожного подхода и разработки новых агротехнических приёмов.
Эти рекомендации были проигнорированы Н. Хрущёвым. На сентябрьском пленуме ЦК КПСС 1953 года он предложил заняться освоением целины. Февральско-мартовский пленум 1954 года принял постановление "О дальнейшем увеличении зерна в стране и об освоении целинных и залежных земель". После чего целинные земли начали распахиваться в массовом масштабе и в кратчайшие сроки. К этому привлекались студенты, солдаты, специалисты; завозилась техника со всех концов страны. Так, в 1956 году в Казахстан было стянуто около 12 тыс. комбайнов, 20 тыс. шоферов. Всего за 1954-63 гг. было распахано около 43 млн.
Основываясь на своём опыте работы в Сибири и Казахстане во время войны, Т. Д. Лысенко предлагал часть целинных земель отводить под чистый пар и многолетние травы.
Однако и к этим предложения Т. Д. Лысенко, хотя они были поддержаны местными агрономами, Хрущёв отнёсся негативно, считая, что отвод части целинных земель под пар уменьшит общий валовой сбор урожая. По свидетельству доктора сельскохозяйственных наук
Эрвина Францевича Госсена, работавшего тогда во Всесоюзном НИИ зернового хозяйства (пос. Шортанды), в 1964 г. дискуссия Хрущёва с директором ВНИИЗХ А. И. Бараевым, заявлявшим, что "почва без отдыха истощается", и что "по парам урожай в два раза выше", закончилась приказом об увольнении Бараева (который, впрочем, не вступил в силу из-за состоявшегося вскоре "увольнения" самого Хрущёва).