تناوب زراعی عبارت است از کشت یک سری انواع مختلف محصولات زراعی در یک منطقه در طول دوره ای از فصول رشد . این عمل باعث کاهش اتکای محصولات به یک مجموعه از مواد مغذی، فشار آفات و علفهای هرز و احتمال ایجاد آفات و علفهای هرز مقاوم می‌شود.
کشت یک محصول در یک مکان برای چندین سال متوالی، که به عنوان تک کشت شناخته می شود ، به تدریج خاک را از مواد مغذی خاصی تخلیه می کند و برای هر دو آفت و علف های هرز بسیار رقابتی انتخاب می شود. بدون ایجاد تعادل در مصرف مواد مغذی و ایجاد تنوع در جوامع آفات و علف های هرز، بهره وری تک کشت ها به شدت به نهاده های خارجی وابسته است که ممکن است برای حاصلخیزی خاک مضر باشد. برعکس، یک تناوب زراعی که به خوبی طراحی شده است می‌تواند نیاز به کودهای مصنوعی و علف‌کش‌ها را با استفاده بهتر از خدمات اکوسیستم از مجموعه‌ای از محصولات متنوع کاهش دهد. علاوه بر این، تناوب زراعی می تواند ساختار خاک و مواد آلی را بهبود بخشد که باعث کاهش فرسایش و افزایش انعطاف پذیری سیستم مزرعه می شود.
کشاورزان مدت‌هاست متوجه شده‌اند که تناوب‌های مناسب مانند کاشت محصولات بهاره برای دام به جای غلات برای مصرف انسان، احیا یا حفظ خاک‌های مولد را ممکن می‌سازد. کشاورزان باستانی خاور نزدیک در 6000 سال قبل از میلاد، تناوب زراعی را انجام می دادند و به طور متناوب حبوبات و غلات می کاشتند . [1] [2] [ منبع بهتر مورد نیاز است ]
در یک تناوب دو مزرعه، نیمی از زمین در یک سال کاشته شد، در حالی که نیمی دیگر به صورت آیش بود . سپس، در سال بعد، این دو زمینه معکوس شد. در چین هر دو سیستم دو و سه میدانی از دوره ژو شرقی استفاده شده بود . [3]
از قرن نهم تا قرن یازدهم، کشاورزان در اروپا از سیستم دو مزرعه ای به سیستم سه مزرعه گذر کردند . این سیستم تا قرن بیستم ادامه داشت. زمین موجود به سه قسمت تقسیم شد. یک قسمت آن در پاییز با گندم چاودار یا زمستانه و به دنبال آن جو بهاره یا جو کاشته شد . بخش دوم محصولات زراعی مانند یکی از حبوبات ، یعنی نخود، عدس، یا لوبیا را رشد داد. و مزرعه سوم به صورت آیش رها شد. سه مزرعه به این ترتیب چرخانده شد تا هر سه سال یک بار یکی از مزارع استراحت کند و دراز بکشد. تحت سیستم دو مزرعه ای، تنها نیمی از زمین در هر سال کاشته می شد. تحت سیستم تناوب سه مزرعه جدید، دو سوم زمین کاشته شد که به طور بالقوه محصول بیشتری را به همراه داشت. اما محصولات اضافی اثر قابل توجهی نسبت به بهره وری کمی صرف داشتند. از آنجایی که محصولات بهاره عمدتاً حبوبات بودند که نیتروژن مورد نیاز گیاهان را برای ساخت پروتئین ها تثبیت می کردند ، تغذیه کلی مردم اروپا را افزایش دادند. [4]
کشاورزان در منطقه Waasland (در شمال بلژیک امروزی) در اوایل قرن شانزدهم پیشگام چرخش چهار مزرعه شدند و کشاورز بریتانیایی Charles Townshend (1674-1738) این سیستم را در قرن 18 رایج کرد. توالی چهار محصول ( گندم ، شلغم ، جو و شبدر )، شامل یک محصول علوفه ای و یک محصول چرا بود که امکان پرورش دام را در تمام طول سال فراهم می کرد. چرخش چهار مزرعه به یک تحول کلیدی در انقلاب کشاورزی بریتانیا تبدیل شد . [5]
جورج واشنگتن کارور (1860-1943) روش‌های تناوب زراعی را در ایالات متحده مطالعه کرد و به کشاورزان جنوبی آموزش داد تا محصولاتی که خاک را تخریب می‌کنند مانند پنبه را با محصولات غنی‌کننده خاک مانند بادام‌زمینی و نخود فرنگی بچرخانند . [6]
در انقلاب سبز در اواسط قرن بیستم، تناوب زراعی در جهان توسعه یافته جای خود را به عمل تکمیل نهاده های شیمیایی خاک از طریق کودهای شیمیایی ، افزودن (به عنوان مثال) نیترات آمونیوم یا اوره و بازگرداندن pH خاک با آهک داد . . چنین اقداماتی با هدف افزایش عملکرد، آماده سازی خاک برای محصولات تخصصی و کاهش ضایعات و ناکارآمدی از طریق ساده سازی کاشت ، برداشت و آبیاری انجام می شود .
ارزیابی اولیه از روابط متقابل محصول را می توان در نحوه هر محصول یافت: [7]
انتخاب محصول اغلب به هدفی مربوط می شود که کشاورز با تناوب به دنبال آن است، که می تواند مدیریت علف های هرز ، افزایش نیتروژن موجود در خاک، کنترل فرسایش، یا افزایش ساختار خاک و زیست توده باشد. [8] هنگام بحث در مورد تناوب زراعی، محصولات به روش‌های مختلفی بسته به کیفیتی که ارزیابی می‌شود طبقه‌بندی می‌شوند: بر اساس خانواده، نیازها/مزایای مواد مغذی، و/یا بر اساس سودآوری (یعنی محصول نقدی در مقابل محصول پوششی ). [9] به عنوان مثال، توجه کافی به خانواده گیاهان برای کاهش آفات و عوامل بیماری زا ضروری است. با این حال، بسیاری از کشاورزان در مدیریت تناوب با برنامه ریزی توالی و پوشش محصولات حول محصولات نقدی مطلوب موفق هستند. [10] طبقه بندی زیر یک طبقه بندی ساده بر اساس کیفیت و هدف محصول است.
بسیاری از محصولاتی که برای بازار حیاتی هستند، مانند سبزیجات ، محصولات ردیفی هستند (یعنی در ردیف های تنگ رشد می کنند). [9] در حالی که این محصولات اغلب برای کشاورزان سودآورترین هستند، اما مالیات بیشتری بر خاک دارند. [9] محصولات ردیفی معمولاً دارای زیست توده کم و ریشه های کم عمق هستند: این بدان معنی است که گیاه بقایای کمی در خاک اطراف دارد و اثرات محدودی بر ساختار دارد. [11] با توجه به اینکه بیشتر خاک اطراف گیاه در معرض اختلال ناشی از بارندگی و ترافیک است، مزارع با محصولات ردیفی تجزیه سریع‌تر مواد آلی توسط میکروب‌ها را تجربه می‌کنند و مواد مغذی کمتری را برای گیاهان آینده باقی می‌گذارند. [11]
به طور خلاصه، در حالی که این محصولات ممکن است برای مزرعه سودآور باشند، مواد مغذی آنها کاهش می یابد. شیوه های تناوب زراعی برای ایجاد تعادل بین سودآوری کوتاه مدت و بهره وری بلند مدت وجود دارد. [10]
مزیت بزرگ تناوب زراعی ناشی از رابطه متقابل محصولات تثبیت کننده نیتروژن با محصولات نیتروژن دار است. حبوبات مانند یونجه و شبدر نیتروژن موجود را از اتمسفر جمع آوری کرده و آن را در گره هایی روی ساختار ریشه خود ذخیره می کنند. [12] هنگامی که گیاه برداشت می شود، زیست توده ریشه های جمع آوری نشده تجزیه می شود و نیتروژن ذخیره شده را در دسترس محصولات آینده قرار می دهد. [13]
غلات و علف ها به دلیل مزایای زیادی که برای کیفیت و ساختار خاک دارند، محصولات پوششی مکرر هستند. سیستم های ریشه متراکم و گسترده، ساختار وسیعی به خاک اطراف می دهد و زیست توده قابل توجهی را برای مواد آلی خاک فراهم می کند .
علف‌ها و غلات کلیدی در مدیریت علفهای هرز هستند زیرا برای فضای خاک و مواد مغذی با گیاهان نامطلوب رقابت می‌کنند.
کود سبز محصولی است که در خاک مخلوط می شود. هم حبوبات تثبیت کننده نیتروژن و هم مواد مغذی مانند چمن ها می توانند به عنوان کود سبز استفاده شوند. [12] کود سبز حبوبات منبع عالی نیتروژن است، به ویژه برای سیستم های آلی، با این حال، زیست توده حبوبات مانند علف ها به مواد آلی خاک پایدار کمک نمی کند . [12]
عوامل متعددی وجود دارد که باید در برنامه ریزی یک تناوب زراعی در نظر گرفته شود. برنامه ریزی یک تناوب موثر مستلزم وزن کردن شرایط تولید ثابت و نوسان است : بازار، اندازه مزرعه، عرضه نیروی کار، آب و هوا، نوع خاک، شیوه های رشد، و غیره . محصول بعدی و اینکه چگونه می توان یک محصول را با محصول دیگری بذر داد. [14] به عنوان مثال، یک محصول تثبیت کننده نیتروژن، مانند حبوبات، همیشه باید مقدم بر محصولی باشد که نیتروژن کم می کند. به طور مشابه، یک محصول کم پسماند (یعنی یک محصول با زیست توده کم) باید با یک محصول پوششی با زیست توده بالا، مانند مخلوطی از علف ها و حبوبات جبران شود. [7]
هیچ محدودیتی برای تعداد محصولاتی که می توان در یک تناوب استفاده کرد یا مدت زمانی که یک تناوب طول می کشد وجود ندارد. [11] تصمیم گیری در مورد تناوب سال ها قبل، فصول قبل، یا حتی در آخرین لحظه که فرصتی برای افزایش سود یا کیفیت خاک ارائه می شود، گرفته می شود. [10]
سیستم‌های تناوب زراعی ممکن است با روش‌های دیگری مانند افزودن دام و کود، [15] و با رشد بیش از یک محصول در یک زمان در یک مزرعه غنی شود. تک کشت محصولی است که به تنهایی در یک مزرعه رشد می کند. چند فرهنگ شامل دو یا چند محصول است که در یک مکان در یک زمان رشد می کنند. تناوب زراعی را می توان هم برای تک کشت ها و هم برای چند کشت ها اعمال کرد که در نتیجه راه های متعددی برای افزایش تنوع زیستی کشاورزی ایجاد می شود (جدول). [16]
معرفی دامها بیشترین استفاده را از چمن و گیاهان پوششی می گیرد . دامها (از طریق کود ) به جای حذف مواد مغذی از مزرعه از طریق فروش یونجه قادرند مواد مغذی موجود در این محصولات را در سراسر خاک توزیع کنند. [11]
کشاورزی مختلط یا تمرین کشت محصولات با ترکیب دام می تواند به مدیریت محصولات در چرخه و چرخه مواد مغذی کمک کند. بقایای گیاهی غذای حیوانات را تامین می‌کنند، در حالی که حیوانات کود را برای تامین مجدد مواد مغذی محصول و نیروی کشش فراهم می‌کنند. این فرآیندها چرخه درونی مواد مغذی را ارتقا می دهند و نیاز به کودهای مصنوعی و ماشین آلات در مقیاس بزرگ را به حداقل می رساند. به عنوان یک مزیت اضافی، گاو، گوسفند و/یا بز شیر را تامین می‌کنند و می‌توانند به عنوان یک محصول نقدی در مواقع سختی اقتصادی عمل کنند. [17]
سیستم های چندکشتی مانند کشت مخلوط یا کاشت همراه ، تنوع و پیچیدگی بیشتری را در همان فصل یا تناوب ارائه می دهند. به عنوان مثال، سه خواهر ، کاشت ذرت با لوبیا و کدو حلوایی یا کدو تنبل است. در این سیستم، لوبیا نیتروژن را تامین می کند. ذرت از لوبیاها پشتیبانی می کند و یک "پرده" در برابر کرم انگور کدو حلوایی دارد. کدو حلوایی یک سایبان سرکوب کننده علف های هرز و دلسردی برای راکون های تشنه ذرت فراهم می کند. [8]
کشت دوبار در جایی معمول است که دو محصول، معمولاً از گونه های مختلف، به طور متوالی در یک فصل رشد رشد می کنند، یا جایی که یک محصول (به عنوان مثال سبزی) به طور مداوم با یک محصول پوششی (مانند گندم) رشد می کند. [7] این برای مزارع کوچک سودمند است، که اغلب نمی‌توانند محصولات پوششی را برای پر کردن خاک برای مدت طولانی باقی بگذارند، همانطور که مزارع بزرگتر می‌توانند. هنگامی که کشت چندگانه در مزارع کوچک اجرا می شود، این سیستم ها می توانند مزایای تناوب زراعی را در منابع زمین موجود به حداکثر برسانند. [10]
تناوب زراعی در ایالات متحده برای مزارعی که به دنبال گواهی ارگانیک هستند، یک عمل ضروری است . [18] "استاندارد تمرین تناوب زراعی" برای برنامه ملی ارگانیک تحت قانون مقررات فدرال ایالات متحده ، بخش §205.205، بیان می کند که
کشاورزان ملزم به اجرای تناوب زراعی هستند که باعث حفظ یا ساخت مواد آلی خاک، کنترل آفات، مدیریت و حفظ مواد مغذی و محافظت در برابر فرسایش می شود. تولیدکنندگان محصولات چند ساله که در تناوب نیستند، ممکن است از روش‌های دیگری مانند محصولات پوششی برای حفظ سلامت خاک استفاده کنند . [11]
تناوب زراعی علاوه بر کاهش نیاز به نهاده ها (با کنترل آفات و علف های هرز و افزایش مواد مغذی موجود)، به تولیدکنندگان ارگانیک کمک می کند تا میزان تنوع زیستی مزارع خود را افزایش دهند. [11] تنوع زیستی نیز از الزامات گواهی ارگانیک است، با این حال، هیچ قانونی برای تنظیم یا تقویت این استاندارد وجود ندارد. [11] افزایش تنوع زیستی محصولات دارای اثرات مفیدی بر اکوسیستم اطراف است و می تواند میزبان تنوع بیشتری از جانوران، حشرات، [11] و میکروارگانیسم های مفید در خاک باشد [11] همانطور که مک دانیل و همکاران 2014 و لوری و همکاران 2017 یافتند. [19] برخی از مطالعات به افزایش در دسترس بودن مواد مغذی ناشی از تناوب زراعی تحت سیستم‌های آلی در مقایسه با شیوه‌های مرسوم اشاره می‌کنند، زیرا روش‌های آلی احتمال کمتری برای مهار میکروب‌های مفید در مواد آلی خاک دارند. [20]
در حالی که کشت چندگانه و کشت مخلوط از بسیاری از اصول مشابه با تناوب زراعی سود می‌برند، الزامات زیر NOP را برآورده نمی‌کنند . [11]
زراعیان مزایای حاصل از محصول در محصولات تناوب را به عنوان "اثر چرخش" توصیف می کنند. مزایای بسیاری از سیستم های چرخشی وجود دارد. عوامل مرتبط با افزایش به طور گسترده ناشی از کاهش عوامل منفی سیستم های کشت تک کشت است. به طور خاص، تغذیه بهبود یافته؛ کاهش تنش آفت، پاتوژن و علف های هرز؛ و بهبود ساختار خاک در برخی موارد با اثرات مفید چرخش مرتبط است.
از دیگر مزایای آن می توان به کاهش هزینه تولید اشاره کرد. خطرات مالی کلی به طور گسترده‌تری در تولید محصولات متنوع‌تر و/یا دام توزیع می‌شوند. اتکای کمتری به نهاده‌های خریداری‌شده است و در طول زمان محصولات می‌توانند اهداف تولید را با نهاده‌های کمتر حفظ کنند. این امر در کنار بازده کوتاه مدت و بلندمدت بیشتر، چرخش را به ابزاری قدرتمند برای بهبود سیستم های کشاورزی تبدیل می کند.
استفاده از گونه های مختلف در تناوب باعث افزایش مواد آلی خاک (SOM)، ساختار بیشتر خاک و بهبود محیط شیمیایی و بیولوژیکی خاک برای محصولات می شود. با SOM بیشتر، نفوذ و احتباس آب بهبود می یابد و باعث افزایش تحمل به خشکی و کاهش فرسایش می شود.
مواد آلی خاک ترکیبی از مواد پوسیده از زیست توده با میکروارگانیسم های فعال است . تناوب زراعی، به طور طبیعی، قرار گرفتن در معرض زیست توده چمن، کود سبز و بقایای مختلف گیاهی دیگر را افزایش می دهد. کاهش نیاز به خاک ورزی فشرده تحت تناوب زراعی به تجمع زیست توده اجازه می دهد تا منجر به حفظ و استفاده بیشتر از مواد مغذی شود و نیاز به مواد مغذی اضافه شده را کاهش دهد. [9] با خاکورزی، اختلال و اکسیداسیون خاک، محیطی کمتر مساعد برای تنوع و تکثیر میکروارگانیسم ها در خاک ایجاد می کند. این میکروارگانیسم ها هستند که مواد مغذی را در دسترس گیاهان قرار می دهند. بنابراین، در جایی که ماده آلی خاک "فعال" کلیدی برای خاک مولد است، خاک با فعالیت میکروبی کم مواد مغذی کمتری را برای گیاهان فراهم می کند. این درست است حتی اگر مقدار زیست توده باقی مانده در خاک ممکن است یکسان باشد.
میکروارگانیسم های خاک نیز از طریق رقابت فعالیت بیماری زا و آفات را کاهش می دهند . علاوه بر این، گیاهان ترشحات ریشه و سایر مواد شیمیایی تولید می کنند که محیط خاک و همچنین محیط علف های هرز را دستکاری می کنند. بنابراین چرخش باعث افزایش بازده از در دسترس بودن مواد مغذی و همچنین کاهش آللوپاتی و محیط های رقابتی علف های هرز می شود. [21]
تناوب زراعی محتوای کربن آلی خاک (SOC) را که ماده اصلی تشکیل دهنده مواد آلی خاک است، به شدت افزایش می دهد . [22] کربن، همراه با هیدروژن و اکسیژن، یک درشت مغذی برای گیاهان است. چرخش‌های بسیار متنوع در بازه‌های زمانی طولانی نشان داده‌اند که حتی در افزایش SOC مؤثرتر هستند، در حالی که اختلالات خاک (مثلاً از خاکورزی) مسئول کاهش تصاعدی سطوح SOC هستند. [22] در برزیل، تبدیل به روش های بدون خاکورزی همراه با تناوب زراعی فشرده، نرخ ترسیب SOC 0.41 تن در هکتار در سال نشان داده شده است. [23]
جداسازی کربن اتمسفر علاوه بر افزایش بهره وری محصول، پیامدهای زیادی در کاهش نرخ تغییرات آب و هوایی با حذف دی اکسید کربن از هوا دارد.
چرخش می تواند مواد مغذی را به خاک اضافه کند. حبوبات ، گیاهانی از خانواده Fabaceae ، دارای گره هایی بر روی ریشه خود هستند که حاوی باکتری های تثبیت کننده نیتروژن به نام ریزوبیا هستند . طی فرآیندی به نام گره‌سازی، باکتری‌های ریزوبیا از مواد مغذی و آبی که گیاه برای تبدیل نیتروژن اتمسفر به آمونیاک استفاده می‌کنند، به ترکیبی آلی تبدیل می‌شود که گیاه می‌تواند از آن به عنوان منبع نیتروژن استفاده کند. [24] بنابراین از نظر کشاورزی منطقی است که آنها را با غلات (خانواده Poaceae ) و سایر گیاهانی که نیاز به نیترات دارند جایگزین کنیم . میزان نیتروژن در دسترس گیاهان به عواملی مانند نوع حبوبات، اثربخشی باکتری ریزوبیا، شرایط خاک و در دسترس بودن عناصر لازم برای غذای گیاه بستگی دارد. [25]
تناوب زراعی نیز برای کنترل آفات و بیماری هایی که در طول زمان در خاک ایجاد می شوند، استفاده می شود. تغییر محصولات در یک توالی سطح جمعیت آفات را با (1) قطع چرخه زندگی آفات و (2) قطع کردن زیستگاه آفات کاهش می دهد. [10] گیاهانی که در خانواده طبقه بندی یکسانی قرار دارند، آفات و پاتوژن های مشابهی دارند. با تغییر منظم محصولات و اشغال خاک توسط گیاهان پوششی به جای آیش، چرخه آفات را می توان شکست یا محدود کرد، به ویژه چرخه هایی که از زمستان گذرانی در بقایای آن سود می برند. [26] به عنوان مثال، نماتد ریشه گره یک مشکل جدی برای برخی از گیاهان در آب و هوای گرم و خاک های شنی است، جایی که به آرامی به سطوح بالایی در خاک می رسد و می تواند با قطع گردش خون از ریشه گیاه به شدت به بهره وری گیاه آسیب برساند. . کشت محصولی که به مدت یک فصل میزبان نماتد ریشه گره نیست، سطح نماتد را در خاک بسیار کاهش می دهد، بنابراین امکان رشد محصول حساس در فصل بعد را بدون نیاز به بخور خاک فراهم می کند .
این اصل در کشاورزی ارگانیک کاربرد خاصی دارد ، جایی که کنترل آفات باید بدون آفت‌کش‌های مصنوعی انجام شود. [15]
ادغام برخی محصولات، به ویژه محصولات پوششی ، در تناوب زراعی از ارزش ویژه ای برای مدیریت علف های هرز برخوردار است . این محصولات از طریق رقابت علف های هرز را از بین می برند. بعلاوه، چمنزار و کمپوست حاصل از گیاهان پوششی و کود سبز، رشد علفهای هرز را که هنوز قادر به عبور از خاک هستند، کند می کند و مزیت رقابتی بیشتری به محصولات می دهد. کشاورزان با کاهش رشد و تکثیر علفهای هرز در حین کشت گیاهان پوششی، حضور علفهای هرز را برای محصولات آتی، از جمله گیاهان ریشه‌دار و ردیفی که مقاومت کمتری در برابر علفهای هرز دارند، کاهش می‌دهند. بنابراین، محصولات پوششی، محصولات حفاظتی در نظر گرفته می شوند، زیرا در غیر این صورت، زمین های آیش را از هجوم علف های هرز محافظت می کنند. [26]
این سیستم نسبت به سایر روش های رایج برای مدیریت علف های هرز مانند خاک ورزی مزایایی دارد . خاک ورزی به معنای جلوگیری از رشد علف های هرز با واژگونی خاک است. با این حال، این یک اثر متقابل از افشای بذرهای علف های هرز که ممکن است دفن شده باشند و دفن بذرهای با ارزش محصول دارد. در تناوب زراعی، از طریق کاهش جمعیت علف های هرز، تعداد بذرهای زنده در خاک کاهش می یابد.
علف های هرز علاوه بر تاثیر منفی بر کیفیت و عملکرد محصول، می توانند روند برداشت را کند کنند. علف های هرز کشاورزان را در هنگام برداشت کارایی کمتری می کنند، زیرا علف های هرز مانند علف های هرز و گره می توانند در تجهیزات در هم بپیچند و در نتیجه یک نوع برداشت متوقف شود. [27]
تناوب زراعی می تواند مقدار خاک از دست رفته در اثر فرسایش توسط آب را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. در مناطقی که به شدت مستعد فرسایش هستند، شیوه‌های مدیریت مزرعه مانند خاکورزی صفر و کاهش‌یافته را می‌توان با روش‌های تناوب زراعی خاص برای کاهش تأثیر قطرات باران، جداسازی رسوب، انتقال رسوب ، رواناب سطحی و از دست دادن خاک تکمیل کرد. [28]
حفاظت در برابر از دست دادن خاک با روش‌های تناوب به حداکثر می‌رسد که بیشترین توده کلش (بقایای گیاه پس از برداشت) را در بالای خاک باقی می‌گذارد. پوشش کلش در تماس با خاک با کاهش سرعت جریان زمینی، قدرت جریان و در نتیجه توانایی آب برای جداسازی و انتقال رسوب، فرسایش آب را به حداقل می رساند. [29] فرسایش و آب بندی خاک از اختلال و جدا شدن سنگدانه های خاک که باعث مسدود شدن درشت منافذ، کاهش نفوذ و افزایش رواناب می شود، جلوگیری می کند. [30] این امر به طور قابل توجهی انعطاف پذیری خاک را هنگامی که در معرض دوره های فرسایش و تنش قرار می گیرد، بهبود می بخشد.
هنگامی که یک محصول علوفه ای تجزیه می شود، محصولات پیوندی تشکیل می شود که مانند چسب روی خاک عمل می کند که باعث می شود ذرات به هم بچسبند و دانه ها را تشکیل دهند. [31] تشکیل سنگدانه های خاک برای کنترل فرسایش مهم است، زیرا بهتر می توانند در برابر ضربه قطرات باران و فرسایش آب مقاومت کنند. سنگدانه‌های خاک فرسایش بادی را نیز کاهش می‌دهند، زیرا ذرات بزرگ‌تری هستند و از طریق روش‌های خاکورزی در برابر سایش مقاوم‌تر هستند. [32]
اثر تناوب زراعی بر کنترل فرسایش بسته به اقلیم متفاوت است. در مناطقی که شرایط آب و هوایی نسبتاً ثابتی دارند، جایی که میزان بارندگی و دما سالانه فرض می‌شود، تناوب زراعی سفت و سخت می‌تواند رشد گیاه و پوشش خاک کافی را ایجاد کند. در مناطقی که شرایط آب و هوایی کمتر قابل پیش بینی است و دوره های غیرمنتظره باران و خشکسالی ممکن است رخ دهد، رویکرد انعطاف پذیرتری برای پوشش خاک با تناوب زراعی ضروری است. یک سیستم کشت فرصت پوشش خاک کافی را تحت این شرایط آب و هوایی نامنظم ترویج می کند. [33] در یک سیستم کشت فرصت، محصولات زمانی رشد می کنند که آب خاک کافی باشد و یک پنجره کاشت قابل اطمینان وجود داشته باشد. این شکل از سیستم کشت احتمالاً پوشش خاکی بهتری نسبت به تناوب زراعی سفت و سخت ایجاد می کند زیرا محصولات فقط در شرایط بهینه کاشته می شوند، در حالی که سیستم های صلب لزوماً در بهترین شرایط موجود کاشته نمی شوند. [34]
تناوب زراعی همچنین بر زمان و طول زمانی که یک مزرعه در معرض آیش قرار می گیرد، تأثیر می گذارد. [35] این بسیار مهم است زیرا بسته به آب و هوای یک منطقه خاص، یک میدان زمانی که در حال آیش است، می تواند آسیب پذیرترین در برابر فرسایش باشد. مدیریت کارآمد آیش بخش مهمی از کاهش فرسایش در سیستم تناوب زراعی است. خاک ورزی صفر یک روش مدیریتی اساسی است که باعث حفظ کلش محصول تحت آیش های برنامه ریزی نشده طولانی تری می شود، زمانی که محصولات قابل کاشت نیستند. [33] چنین شیوه های مدیریتی که موفق به حفظ پوشش مناسب خاک در مناطق تحت آیش می شود، در نهایت از دست دادن خاک را کاهش می دهد. در یک مطالعه اخیر که یک دهه به طول انجامید، مشخص شد که یک محصول پوششی معمولی زمستانه پس از برداشت سیب زمینی مانند چاودار پاییزی می تواند رواناب خاک را تا 43 درصد کاهش دهد و این معمولاً مغذی ترین خاک است. [36]
افزایش تنوع زیستی محصولات، اثرات مفیدی بر اکوسیستم اطراف دارد و می‌تواند میزبان تنوع بیشتری از جانوران، حشرات، [11] و میکروارگانیسم‌های مفید در خاک [11] باشد که توسط McDaniel و همکاران 2014 و Lori و همکاران 2017 یافت شد. [19] برخی از مطالعات به افزایش دسترسی به مواد مغذی ناشی از تناوب زراعی تحت سیستم‌های آلی در مقایسه با روش‌های معمولی اشاره می‌کنند ، زیرا روش‌های آلی احتمال کمتری برای مهار میکروب‌های مفید در مواد آلی خاک، مانند میکوریزای آربوسکولار، که جذب مواد مغذی را در گیاهان افزایش می‌دهند، دارند. [20] افزایش تنوع زیستی همچنین انعطاف پذیری سیستم های کشاورزی-اکولوژیکی را افزایش می دهد. [9]
تناوب زراعی از طریق بهبود تغذیه خاک به افزایش عملکرد کمک می کند. با نیاز به کاشت و برداشت محصولات مختلف در زمان های مختلف، می توان زمین های بیشتری را با همان مقدار ماشین آلات و نیروی کار کشاورزی کرد.
محصولات مختلف در تناوب می تواند خطرات آب و هوای نامطلوب را برای کشاورز کاهش دهد. [37] [38]
در حالی که تناوب زراعی نیاز به برنامه ریزی زیادی دارد، انتخاب محصول باید به تعدادی از شرایط ثابت (نوع خاک، توپوگرافی، آب و هوا، و آبیاری) علاوه بر شرایطی که ممکن است از سال به بعد به طور چشمگیری تغییر کند (آب و هوا، بازار، نیروی کار) پاسخ دهد. عرضه). [10] به این ترتیب، برنامه ریزی محصولات زراعی از قبل عاقلانه نیست. اجرای نادرست یک برنامه تناوب زراعی ممکن است منجر به عدم تعادل در ترکیب مواد مغذی خاک یا تجمع عوامل بیماری زا شود که بر یک محصول حیاتی تأثیر می گذارد. [10] عواقب چرخش معیوب ممکن است سالها طول بکشد تا حتی برای دانشمندان باتجربه خاک آشکار شود و اصلاح آن به همان اندازه طول بکشد. [10]
چالش های زیادی در شیوه های مرتبط با تناوب زراعی وجود دارد. به عنوان مثال، کود سبز از حبوبات می تواند منجر به هجوم حلزون ها یا راب ها شود و پوسیدگی کود سبز می تواند گاهی اوقات رشد سایر محصولات را سرکوب کند. [13]