Crop RotationsThe environmental ben

Crop Rotations
The environmental benefits of crop rotations are well documented (NRC, 1989). They include better control of weeds, pests, and diseases; increased soil moisture; increased availability of nutrients; and higher yields. Crop rotations can enhance accumulation of soil organic carbon. Including legumes in a rotation supplies symbiotically fixed nitrogen to the soil (Havlin et al., 1990). Studies have shown positive effects of crop rotations on soil microbial community composition, particularly mycorrhizae (Johnson et al., 1992).
health in agriculture. Each gram of soil can contain thousands or even millions of diverse microscopic organisms (Torsvik et al.,1994.) Although not generally visible to the human eye, “soil is one of the most diverse habitats on earth and contains one of the most diverse assemblages of living organisms” (Giller et al., 1997). Soil organisms incorporate plant and animal residues and wastes into the soil and digest them to create soil humus—the organic constituent that is important to good physical and chemical soil conditions, and they recycle carbon and mineral nutrients. The activities of soil organisms interact in a complex food web; the diverse soil organisms and their functions are valuable to both human societies and ecosystems (FAO, 2003). Although researchers have increased their knowledge about soil biodiversity and microbiology in farming systems, scientific understanding of the role of biodiversity in soil is still somewhat limited. Research has been constrained because of the tremendous diversity of soil organisms and by technical challenges. Yet, there appears to be great potential in this field for gaining insight for sustainable farming systems.
The following list contains examples of successful management practices that conserve or enhance agrobiodiversity at different levels and also have documented benefits towards increasing sustainability in many farming systems. Other examples illustrating the roles of biodiversity (at different levels) are mentioned within this chapter and in the case studies (Chapter 7) of this report.
• Crop Diversification Approaches
o Temporal (crop rotation)
o Spatial (polycultures, agroforestry, crop-livestock systems)
o Genetic (multiple varieties within a farm)
• Recycling and Conservation of Soil Nutrients
o Incorporating plant biomass (green manures, crop residues, mulches)
o Reuse of nutrients and resources internal and external to farm (for example, tree litter)
o Integration of diverse plants or organisms (for example, legume cover crops)
o Strips of vegetation to prevent soil erosion
• Ecologically Based Integrated Pest Management
o Natural biocontrol (conserving or enhancing natural control agents by eliminating broad-spectrum pesticides, by planting or conserving habitat that harbor beneficials, or by intercropping)
o Introduction of imported biological control (augmentation)
o Enhancing habitats and species in habitat surrounding and in farms
o Diverse cropping or soil management methods
o Using plants as natural pesticides
o Use of nonhost plants that are used as a “decoy” crop to attract fungus or nematodes
More research is needed to better understand the functions and values of biodiversity at different levels in farming systems, and how much biodiversity, and of what kinds, is needed to achieve sustainability goals.
Impact of Crop Rotation
Productivity
Rotation has been shown to have beneficial effects on yields. Rotating corn with soybean can produce yield advantages of 5 to 30 percent compared to continuous corn (Lauer, 2007). In a rotation of spring wheat with field pea in North Dakota, gains of 9 to 11 bushels/ac were found in four of six years in spring wheat grain, while nitrogen gains in those years were 13–28 lbs/ac (Carr et al., 2006). Rotation length has been proven important to the productivity of alternative systems. When comparing continuous corn planting with two-year rotations of corn–alfalfa and corn–soybean and five-year rotations of corn–corn–oat–seedling alfalfa–alfalfa, corn–corn–corn–alfalfa–alfalfa, and corn–soybean–corn–oat with alfalfa seedling–alfalfa, Stanger and Lauer (2008) found that the two-year rotations did not improve grain yield trends, while the five-year rotations not only enhanced yields, but also decreased the need for nitrogen inputs. Peanut yields also increased in tandem with extended rotation lengths (Jordan et al., 2008). In an experiment that compared conventional, high-input, two-year rotations of corn and soybean with low-input and organic rotations, rotation length greatly affected productivity. When compared with conventional, high-input, two-year rotations of corn and soybean, two-year organic corn-soybean rotations produced only 70 percent of corn yields and 80 percent of soybean yields (Porter et al., 2003). Yields from two-year rotations provided with low levels of inputs fared somewhat better, averaging just under 90 percent of the conventional yields for both crops. However, when oats and alfalfa crops were added to expand the rotation to four years, corn yields from the organic system jumped to more than 90 percent of the high-input corn. Corn that received low levels of inputs almost equaled the conventional system’s productivity. The four-year rotation did not impact organic soybean yields, but low-input soybean yields slightly exceeded those of the traditionally produced crop.
Corn seems more responsive than soybean to rotation length and crop diversity (Cavigelli et al., 2008; R.G. Smith et al., 2008). In a three-year Michigan study that examined the impact of rotation length and complexity on crop productivity, corn yields increased linearly with the addition of crops to the rotation system, even though no synthetic inputs were introduced. Corn yields in the most diverse rotation (corn–soybean–winter wheat with two cover crops per main crop) were more than 60 percent higher than corn in the two-year corn–soybean rotation that had no cover crops (R.G. Smith et al., 2008). In fact, corn yields in that system were more than 80 percent of average yield per hectare for Michigan corn. Soybean was less responsive than corn to rotation length and diversity; however, yields still increased approximately 30 percent and exceeded Michigan’s average.
Soil Health
Crop rotation has also been shown to contribute to improved soil health. Studies have found organic carbon and nitrogen to be higher in rotation systems than in continuous soybean and continuous corn systems (Varvel, 1994). Rotation length, particularly the inclusion of forage crops, positively affected organic carbon (Karlen et al., 2006). Some studies have also demonstrated that soil microbial biomass is higher under rotation systems (Collins et al., 1992; Moore et al., 2000).
A comparison of soil quality between a conventional system with a two-year wheat–pea rotation and an organic system with a three-year wheat–pea–green-manure legume rotation in eastern Washington State showed significantly better soil quality and less soil erosion in the longer-rotation organic system (Reganold et al., 1987). Comparing the same farms for financial performance, Painter (1991) found that the conventional system achieved a 33 percent higher net return than the organic system, with both systems receiving government subsidies but no price premiums for the organic system. The main reason for this difference is that the shorter-rotation conventional system received greater wheat subsidy payments (wheat grown more often), even though the organic system reduced soil erosion and had potentially less environmental pollution from agrichemicals. Without government subsidies, Painter (1991) found the conventional system achieved a 10 percent higher net return. Thus, it is not surprising that farmers often do not adopt longer crop rotation systems because these systems reduce profitability or economic sustainability, even if they are more environmentally sustainable.
Air Quality
Complex crop rotations such as corn–corn–soybean–wheat with red clover under-seeded can result in higher net returns, and might substantially lower greenhouse-gas emissions, than continuous corn (Meyer-Aurich et al., 2006).
Water Use
Soil water can also be affected by crop rotation. Bordovsky et al. (1994) found that changing a continuous cotton system to a cotton–wheat rotation increased soil water and improved yields. Soybean and corn rotations also improved water use efficiency, leading to increased root activity and yields (Copeland et al., 1993). Pala et al. (2007) showed that water use efficiency can depend on the type of rotation used; continuous wheat was the least efficient system for water use, but the types of crops built into the rotation improved yields based on how much water each used during its growing season.
Crop rotations can be designed to improve water use and to reduce saline seep. One example is the Triangle Conservation District Saline Seep Project in Montana. Local farmers are changing their land use and management over the water recharge area by switching to a flexible cropping system. The new system ensures that crops grown in sequence will use all available soil water, regardless of vagaries in the weather. The Saline Seep Program in the Central Rolling Red Plains area in Texas focuses on “salt” spots that hamper crop production in cultivated fields. Subsurface drains and deep-rooted vegetation that uses large amounts of available soil moisture are proven methods to reduce accumulations of salty water in shallow water tables (USDA-NRCS, 1997).

Hasil (Bahasa Indonesia) 1:

Rotasi tanamanManfaat lingkungan rotasi tanaman baik didokumentasikan (NRC, 1989). Mereka termasuk kontrol lebih baik gulma, hama dan penyakit; kelembaban tanah meningkat; peningkatan ketersediaan nutrisi; dan hasil yang lebih tinggi. Rotasi tanaman dapat meningkatkan akumulasi dari karbon organik tanah. Termasuk kacang-kacangan di rotasi persediaan bersimbiosis tetap nitrogen untuk tanah (Havlin et al., 1990). Penelitian telah menunjukkan efek positif dari rotasi tanaman di tanah masyarakat komposisi mikroba, terutama mikoriza (Johnson et al., 1992).Kesehatan di bidang pertanian. Setiap gram tanah dapat berisi ribuan atau bahkan jutaan organisme mikroskopis beragam (Torsvik et al., 1994.) Meskipun tidak umumnya terlihat oleh mata manusia, "tanah adalah salah satu paling beragam habitat di bumi dan berisi salah satu paling beragam assemblages organisme hidup" (Giller et al., 1997). Organisme tanah menggabungkan residu tanaman dan hewan dan limbah ke tanah dan mencerna mereka untuk membuat tanah humus — organik konstituen yang sangat penting kondisi baik fisik dan kimia tanah, dan mereka mendaur ulang nutrisi karbon dan mineral. Kegiatan tanah organisme berinteraksi di web kompleks makanan; organisme tanah yang beragam dan fungsi mereka yang berharga bagi masyarakat manusia dan ekosistem (FAO, 2003). Meskipun para peneliti telah meningkatkan pengetahuan mereka tentang tanah keanekaragaman hayati dan Mikrobiologi di sistem pertanian, pemahaman ilmiah peran keanekaragaman hayati di tanah masih agak terbatas. Penelitian telah dibatasi karena keragaman luar biasa organisme tanah dan oleh tantangan teknis. Namun, tampaknya ada potensi besar dalam bidang ini untuk mendapatkan wawasan bagi sistem pertanian berkelanjutan.Daftar berikut berisi contoh-contoh praktik manajemen yang sukses yang melestarikan atau meningkatkan agrobiodiversity pada tingkat yang berbeda dan juga telah mendokumentasikan manfaat untuk meningkatkan keberlanjutan dalam banyak sistem pertanian. Contoh lain menggambarkan peran keanekaragaman hayati (pada tingkat yang berbeda) yang disebutkan dalam bab ini dan studi kasus (Bab 7) laporan ini.• Tanaman diversifikasi pendekatano Temporal (rotasi tanaman)o Spatial (polycultures, agroforestry, tanaman-ternak sistem)o genetik (beberapa varietas dalam sebuah peternakan)• Daur ulang dan konservasi hara tanaho Incorporating tanaman biomassa (green keberhasilannya, residu tanaman, mulches)o Reuse nutrisi dan sumber daya internal dan eksternal ke peternakan (misalnya, pohon sampah)o integrasi beragam tanaman atau organisme (misalnya, kacangan penutup tanah)o strip vegetasi untuk mencegah erosi tanah• Ekologis berbasis pengendalian hama terpaduo biocontrol alam (melestarikan atau meningkatkan agen kawalan alami dengan menghilangkan spektrum luas pestisida, oleh menanam atau konservasi habitat yang pelabuhan beneficials atau tumpangsari)o pengenalan pengendalian hayati impor (pembesaran)o Enhancing habitat dan spesies di habitat di sekitarnya dan di peternakano beragam tanam atau tanah metode manajemeno menggunakan tanaman sebagai pestisida alamio penggunaan tanaman nonhost yang digunakan sebagai tanaman "umpan" untuk menarik jamur atau nematodaPenelitian lebih lanjut diperlukan untuk lebih memahami fungsi dan nilai-nilai keanekaragaman hayati pada tingkat yang berbeda dalam sistem, pertanian dan berapa banyak keanekaragaman hayati, dan apa jenis, yang diperlukan untuk mencapai tujuan kesinambungan.Dampak dari rotasi tanamanProduktivitasRotasi telah terbukti memiliki efek menguntungkan pada hasil. Berputar jagung dengan kedelai dapat menghasilkan hasil keuntungan dari 5 hingga 30 persen dibandingkan dengan terus-menerus jagung (Lauer, 2007). Dalam rotasi musim semi gandum dengan kacang bidang di North Dakota, keuntungan dari 9 untuk shikal/ac 11 ditemukan di empat dari enam tahun musim semi gandum butir, sementara keuntungan nitrogen dalam tahun-tahun 13 – 28 lbs/ac (Carr et al., 2006). Rotasi panjang telah terbukti penting untuk produktivitas sistem alternatif. Ketika membandingkan terus-menerus jagung penanaman dengan dua tahun rotasi alfalfa-jagung dan kedelai-jagung dan lima tahun rotasi jagung-jagung-oat – kecambah alfalfa-alfalfa, jagung-jagung-jagung-alfalfa-alfalfa, dan jagung-kedelai-jagung-oat dengan alfalfa bibit-alfalfa, Stanger dan Lauer (2008) menemukan bahwa dua tahun rotasi tidak meningkatkan tren hasil biji-bijian, sementara rotasi lima tahun tidak hanya meningkatkan hasil panen , tetapi juga menurun kebutuhan nitrogen input. Hasil panen kacang juga meningkat bersamaan dengan rotasi jangka panjang (Jordan et al., 2008). Dalam sebuah eksperimen yang dibandingkan konvensional, tinggi-masukan, dua tahun rotasi jagung dan kedelai dengan rotasi rendah-masukan dan organik, rotasi panjang sangat terpengaruh produktivitas. Bila dibandingkan dengan konvensional, tinggi-masukan, dua tahun rotasi jagung dan kedelai, jagung-kedelai organic dua tahun rotasi diproduksi hanya 70 persen dari hasil panen jagung dan 80 persen dari hasil kedelai (Porter et al., 2003). Hasil dari dua tahun rotasi disediakan dengan tingkat rendah input bernasib agak lebih baik, rata-rata hanya di bawah 90 persen dari hasil konvensional untuk tanaman kedua. Namun, ketika gandum dan alfalfa tanaman yang ditambahkan untuk memperluas rotasi sampai tahun empat jagung menghasilkan dari sistem organik melompat lebih dari 90 persen gandum tinggi-masukan. Jagung yang diterima tingkat rendah input hampir setara produktivitas sistem konvensional. Rotasi empat tahun tidak mempengaruhi hasil kedelai organik, tapi hasil kedelai rendah-masukan sedikit melebihi orang-orang dari tanaman tradisional diproduksi.Jagung tampaknya lebih responsif daripada kedelai untuk rotasi panjang dan tanaman keanekaragaman (Cavigelli et al., 2008; RG Smith et al., 2008). Dalam tiga tahun studi Michigan yang memeriksa dampak rotasi panjang dan kompleksitas pada produktivitas tanaman, jagung hasil panen meningkat linear dengan penambahan tanaman untuk sistem rotasi, meskipun tidak ada masukan sintetis diperkenalkan. Jagung hasil panen rotasi paling beragam (gandum jagung-kedelai-musim dingin dengan dua tanaman penutup per tanaman pokok) adalah lebih dari 60 persen lebih tinggi daripada jagung di rotasi dua tahun jagung-kedelai yang telah ada tanaman penutup (RG Smith et al., 2008). Pada kenyataannya, jagung menghasilkan bahwa sistem tersebut lebih dari 80 persen dari rata-rata hasil per hektar untuk Michigan jagung. Kedelai adalah kurang responsif daripada jagung untuk rotasi panjang dan keragaman; Namun, hasil masih meningkat sekitar 30 persen dan melebihi rata-rata Michigan.Kesehatan tanahRotasi tanaman juga telah ditunjukkan untuk memberikan kontribusi untuk kesehatan tanah ditingkatkan. Studi telah menemukan karbon organik dan nitrogen lebih tinggi dalam rotasi sistem daripada terus-menerus kedelai dan jagung terus menerus sistem (Varvel, 1994). Rotasi panjang, khususnya dimasukkannya tanaman hijauan pakan ternak, positif mempengaruhi karbon organik (Karlen et al., 2006). Beberapa studi juga telah menunjukkan bahwa tanah mikroba biomassa lebih tinggi di bawah sistem rotasi (Collins et al., 1992; Moore et al., 2000).Perbandingan kualitas tanah antara sistem konvensional dengan rotasi dua tahun gandum-kacang dan sistem organik dengan rotasi kacang-kacangan gandum-kacang--pupuk hijau tiga tahun di eastern Washington State menunjukkan signifikan lebih baik kualitas tanah dan erosi tanah kurang dalam sistem organik lebih lama-rotasi (Reganold et al., 1987). Membandingkan peternakan yang sama atas kinerja keuangan, pelukis (1991) ditemukan bahwa sistem konvensional mencapai 33 persen bersih pengembalian yang lebih tinggi daripada sistem organik, dengan kedua sistem tersebut menerima subsidi pemerintah tetapi tidak ada harga premi untuk sistem organik. Alasan utama untuk perbedaan ini adalah bahwa sistem konvensional lebih pendek-rotasi menerima pembayaran subsidi besar gandum (gandum tumbuh lebih sering), meskipun sistem organik mengurangi erosi tanah dan telah berpotensi kurang lingkungan polusi dari agrichemicals. Tanpa subsidi pemerintah, pelukis (1991) menemukan sistem konvensional mencapai 10 persen lebih tinggi bersih kembali. Dengan demikian, hal ini tidak mengherankan bahwa petani sering tidak mengadopsi sistem rotasi tanaman lebih lama karena sistem ini mengurangi keuntungan atau ekonomi yang berkelanjutan, bahkan jika mereka lebih ramah lingkungan.Kualitas udaraKompleks rotasi tanaman seperti jagung-jagung-kedelai-gandum dengan red clover di bawah-unggulan dapat mengakibatkan keuntungan bersih yang lebih tinggi, dan mungkin secara substansial lebih rendah emisi gas rumah kaca, daripada terus-menerus jagung (Meyer-Aurich et al., 2006).Penggunaan airTanah air juga akan terpengaruh oleh rotasi tanaman. Bordovsky et al. (1994) menemukan bahwa perubahan sistem terus-menerus kapas untuk rotasi kapas-gandum meningkat tanah air dan meningkatkan hasil panen. Kedelai dan jagung rotasi juga meningkatkan penggunaan efisiensi air, mengarah ke peningkatan akar aktivitas dan hasil (Copeland et al., 1993). Pala et al. (2007) menunjukkan bahwa efisiensi penggunaan air dapat bergantung pada jenis rotasi yang digunakan; terus-menerus gandum adalah sistem yang paling efisien untuk menggunakan air, tetapi jenis tanaman yang dibangun ke dalam rotasi meningkatkan hasil berdasarkan berapa banyak air setiap digunakan selama musim tanam yang.Rotasi tanaman dapat dirancang untuk meningkatkan penggunaan air dan mengurangi merembes garam. Satu contoh adalah segitiga distrik Saline meresap proyek Konservasi di Montana. Petani lokal yang berubah mereka penggunaan lahan dan pengelolaan air isi ulang daerah dengan beralih ke sebuah sistem tanam yang fleksibel. Sistem baru memastikan bahwa tanaman tumbuh di urutan akan menggunakan semua tersedia tanah air, terlepas dari tingkah dalam cuaca. Program merembes garam di kawasan Central Rolling merah Plains di Texas berfokus pada titik-titik "garam" yang menghambat produksi tanaman di ladang. Saluran air bawah permukaan dan berakar vegetasi yang menggunakan sejumlah besar kelembaban tanah tersedia terbukti metode untuk mengurangi akumulasi air asin di air dangkal tabel (USDA-NRCS, 1997).

Hasil (Bahasa Indonesia) 2:

Tanaman Rotasi
Manfaat lingkungan dari rotasi tanaman didokumentasikan dengan baik (NRC, 1989). Mereka termasuk kontrol yang lebih baik dari gulma, hama, dan penyakit; meningkat kelembaban tanah; peningkatan ketersediaan nutrisi; dan hasil yang lebih tinggi. Rotasi tanaman dapat meningkatkan akumulasi karbon organik tanah. Termasuk kacang-kacangan dalam persediaan rotasi symbiotically tetap nitrogen ke tanah (Havlin et al., 1990). Penelitian telah menunjukkan efek positif dari rotasi tanaman pada komposisi komunitas mikroba tanah, terutama mikoriza (Johnson et al., 1992).
Kesehatan di bidang pertanian. Setiap gram tanah dapat berisi ribuan atau bahkan jutaan organisme mikroskopis yang beragam (Torsvik et al., 1994). Meskipun umumnya tidak terlihat dengan mata manusia, "tanah adalah salah satu habitat yang paling beragam di bumi dan berisi salah satu yang paling beragam kumpulan organisme hidup "(Giller et al., 1997). Organisme tanah menggabungkan tanaman dan hewan residu dan limbah ke dalam tanah dan mencerna mereka untuk menciptakan tanah humus-konstituen organik yang penting untuk kondisi fisik dan kimia yang baik tanah, dan mereka mendaur ulang karbon dan mineral nutrisi. Kegiatan organisme tanah berinteraksi di web makanan yang kompleks; organisme tanah beragam dan fungsi mereka yang berharga untuk kedua masyarakat manusia dan ekosistem (FAO, 2003). Meskipun peneliti telah meningkatkan pengetahuan mereka tentang keanekaragaman hayati tanah dan mikrobiologi dalam sistem pertanian, pemahaman ilmiah tentang peran keanekaragaman hayati dalam tanah masih agak terbatas. Penelitian telah dibatasi karena keragaman yang luar biasa dari organisme tanah dan dengan tantangan teknis. Namun, tampaknya ada potensi besar di bidang ini selama mendapatkan wawasan bagi sistem pertanian berkelanjutan.
Daftar berikut berisi contoh-contoh praktek manajemen yang sukses yang melestarikan atau meningkatkan agrobiodiversitas pada tingkat yang berbeda dan juga telah mendokumentasikan manfaat terhadap peningkatan keberlanjutan dalam banyak sistem pertanian. Contoh lain yang menggambarkan peran keanekaragaman hayati (pada tingkat yang berbeda) disebutkan dalam bab ini dan dalam studi kasus (Bab 7) dari laporan ini.
• Tanaman Diversifikasi Pendekatan
o Temporal (rotasi tanaman)
o Tata Ruang (polikultur, agroforestry, tanaman-ternak sistem)
o Genetik (beberapa varietas dalam sebuah peternakan)
• Daur Ulang dan Konservasi Nutrisi Tanah
o Memasukkan biomassa tanaman (pupuk hijau, sisa tanaman, mulsa)
o Reuse nutrisi dan sumber daya internal dan eksternal untuk pertanian (misalnya, sampah pohon)
o integrasi tanaman beragam atau organisme (misalnya, tanaman kacangan)
o strip dari vegetasi untuk mencegah erosi tanah
• ekologis Berbasis Integrated Pest Management
o biokontrol Alam (melestarikan atau meningkatkan kontrol agen alami dengan menghilangkan pestisida spektrum luas, dengan menanam atau melestarikan habitat bahwa pelabuhan memberikan keuntungan, atau dengan tumpang sari)
o Pengenalan kontrol biologis impor (augmentation)
o Meningkatkan habitat dan spesies di habitat sekitarnya dan di peternakan
o tanam atau pengelolaan tanah metode Beragam
o Menggunakan tanaman sebagai pestisida alami
o Penggunaan tanaman nonhost yang digunakan sebagai sebuah "umpan" tanaman untuk menarik jamur atau nematoda
penelitian lebih lanjut diperlukan untuk lebih memahami fungsi dan nilai-nilai keanekaragaman hayati pada tingkat yang berbeda dalam sistem pertanian, dan berapa banyak keanekaragaman hayati, dan apa jenis, yang dibutuhkan untuk mencapai tujuan keberlanjutan.
Dampak Tanaman Rotasi
Produktivitas
rotasi telah terbukti memiliki efek menguntungkan pada hasil. Berputar jagung dengan kedelai dapat menghasilkan hasil keuntungan dari 5 sampai 30 persen dibandingkan dengan jagung terus menerus (Lauer, 2007). Dalam rotasi musim semi gandum dengan kacang lapangan di North Dakota, keuntungan dari 9-11 gantang / ac ditemukan di empat dari enam tahun di biji-bijian gandum musim semi, sementara keuntungan nitrogen di tahun-tahun yang 13-28 lbs / ac (Carr et al ., 2006). Panjang rotasi telah terbukti penting untuk produktivitas sistem alternatif. Ketika membandingkan penanaman jagung terus menerus dengan rotasi dua tahun jagung-jagung alfalfa dan kedelai dan lima tahun rotasi jagung-jagung-oat-bibit alfalfa-alfalfa, jagung-jagung-jagung-alfalfa-alfalfa, dan jagung-soybean- jagung-oat dengan alfalfa bibit-alfalfa, Stanger dan Lauer (2008) menemukan bahwa rotasi dua tahun tidak meningkatkan tren hasil gabah, sedangkan rotasi lima tahun tidak hanya meningkatkan hasil panen, tetapi juga menurunkan kebutuhan untuk input nitrogen. Hasil kacang tanah juga meningkat seiring dengan panjang rotasi diperpanjang (Jordan et al., 2008). Dalam percobaan yang dibandingkan konvensional, tinggi-masukan, rotasi dua tahun dari jagung dan kedelai dengan rendah-masukan dan rotasi organik, panjang rotasi produktivitas sangat dipengaruhi. Bila dibandingkan dengan konvensional, tinggi-masukan, rotasi dua tahun dari jagung dan kedelai, dua tahun rotasi organik jagung-kedelai yang diproduksi hanya 70 persen dari hasil panen jagung dan 80 persen dari hasil kedelai (Porter et al., 2003). Hasil dari rotasi dua tahun diberikan dengan rendahnya tingkat input bernasib agak lebih baik, rata-rata hanya di bawah 90 persen dari hasil konvensional untuk kedua tanaman. Namun, ketika gandum dan tanaman alfalfa ditambahkan untuk memperluas rotasi untuk empat tahun, hasil panen jagung dari sistem organik melonjak hingga lebih dari 90 persen dari tinggi-masukan jagung. Jagung yang menerima rendahnya tingkat input hampir menyamai produktivitas sistem konvensional. Rotasi empat tahun tidak mempengaruhi hasil kedelai organik, tetapi hasil kedelai rendah-masukan sedikit melebihi orang-orang dari tanaman yang diproduksi secara tradisional.
Jagung tampaknya lebih responsif dari kedelai panjang rotasi dan keanekaragaman tanaman (Cavigelli et al, 2008;. RG Smith et al., 2008). Dalam tiga tahun studi Michigan yang meneliti dampak panjang rotasi dan kompleksitas pada produktivitas tanaman, hasil panen jagung meningkat secara linear dengan penambahan tanaman dengan sistem rotasi, meskipun tidak ada input sintetis diperkenalkan. Hasil panen jagung di rotasi paling beragam (gandum jagung-kedelai-musim dingin dengan dua tanaman penutup per tanaman utama) lebih dari 60 persen lebih tinggi dari jagung dalam dua tahun rotasi jagung-kedelai yang tidak memiliki tanaman penutup (RG Smith et al. 2008). Bahkan, hasil panen jagung dalam sistem yang lebih dari 80 persen dari rata-rata hasil per hektar untuk jagung Michigan. Kedelai kurang responsif dari jagung untuk panjang rotasi dan keragaman; Namun, hasil masih meningkat sekitar 30 persen dan melampaui Michigan rata.
Kesehatan Tanah
Rotasi tanaman juga telah ditunjukkan untuk berkontribusi meningkatkan kesehatan tanah. Studi telah menemukan karbon organik dan nitrogen lebih tinggi dalam sistem rotasi dari kedelai terus menerus dan sistem jagung terus menerus (VARVEL, 1994). Panjang rotasi, terutama masuknya tanaman hijauan, positif terkena karbon organik (Karlen et al., 2006). Beberapa penelitian juga menunjukkan bahwa biomassa mikroba tanah yang lebih tinggi di bawah sistem rotasi (Collins et al, 1992;.. Moore et al, 2000).
Perbandingan kualitas tanah antara sistem konvensional dengan dua tahun rotasi gandum-kacang dan sistem organik dengan tiga tahun gandum-kacang-hijau-pupuk rotasi legum di timur Washington State menunjukkan kualitas tanah secara signifikan lebih baik dan erosi tanah kurang dalam sistem organik lagi-rotasi (Reganold et al., 1987). Membandingkan peternakan yang sama untuk kinerja keuangan, Painter (1991) menemukan bahwa sistem konvensional mencapai kembali bersih 33 persen lebih tinggi dari sistem organik, dengan kedua sistem menerima subsidi pemerintah tapi tidak ada harga premium untuk sistem organik. Alasan utama untuk perbedaan ini adalah bahwa lebih pendek-rotasi sistem konvensional menerima pembayaran subsidi gandum yang lebih besar (gandum tumbuh lebih sering), meskipun sistem organik berkurang erosi tanah dan memiliki berpotensi kurang pencemaran lingkungan dari agrichemicals. Tanpa subsidi pemerintah, Painter (1991) menemukan sistem konvensional mencapai kembali bersih 10 persen lebih tinggi. Jadi, tidak mengherankan bahwa petani sering tidak mengadopsi sistem rotasi tanaman lagi karena sistem ini mengurangi profitabilitas atau keberlanjutan ekonomi, bahkan jika mereka lebih ramah lingkungan.
Kualitas Air
rotasi Complex tanaman seperti jagung-jagung-kedelai-gandum dengan semanggi merah bawah-unggulan dapat menghasilkan keuntungan bersih yang lebih tinggi, dan mungkin emisi gas rumah kaca jauh lebih rendah, dibandingkan jagung terus menerus (Meyer-Aurich et al., 2006).
Air Gunakan
air tanah juga dapat dipengaruhi oleh rotasi tanaman. Bordovsky dkk. (1994) menemukan bahwa mengubah sistem kapas terus menerus untuk rotasi kapas gandum meningkat air tanah dan meningkatkan hasil. Kedelai dan jagung rotasi juga meningkatkan efisiensi penggunaan air, yang menyebabkan peningkatan aktivitas akar dan hasil (Copeland et al., 1993). Pala dkk. (2007) menunjukkan bahwa efisiensi penggunaan air dapat bergantung pada jenis rotasi yang digunakan; gandum terus menerus adalah sistem paling efisien untuk penggunaan air, tetapi jenis tanaman yang dibangun ke dalam hasil rotasi ditingkatkan berdasarkan berapa banyak air setiap digunakan selama musim tumbuh.
rotasi Tanaman dapat dirancang untuk meningkatkan penggunaan air dan mengurangi garam meresap. Salah satu contoh adalah Seep Proyek Segitiga Kabupaten Konservasi Saline di Montana. Petani lokal berubah penggunaan lahan dan pengelolaan atas daerah resapan air dengan beralih ke sistem tanam fleksibel. Sistem baru memastikan bahwa tanaman tumbuh di urutan akan menggunakan semua air tanah tersedia, terlepas dari keanehan cuaca. The Saline Program Seep di Central bergulir Red Plains daerah di Texas berfokus pada "garam" tempat yang menghambat produksi tanaman di bidang dibudidayakan. Drainase bawah tanah dan vegetasi yang mengakar yang menggunakan sejumlah besar air tanah yang tersedia adalah metode terbukti mengurangi akumulasi air asin dalam tabel air dangkal (USDA-NRCS, 1997).