Встановлено, що беззмінне вирощування більшості сільськогосподарських культур закономірно призводить до помітного зниження продуктивності. Навпаки, в умовах плодозміни найповніше реалізується біологічний потенціал їхньої продуктивності.
Різні культури неоднаково реагують на беззмінне їхнє вирощування. Кукурудзу, просо, коноплі, гречку, картоплю (за відсутності нематод) можна повторно вирощувати навіть декілька років поспіль на одному полі без істотного зниження врожайності. Горох, цукрові буряки, пшениця, ячмінь, овес, жито, вика негативно реагують навіть на один повторний висів і, навпаки, «віддячують» помітними прибавками врожаю за правильного розміщення їх у сівозміні. Люпин, льон, соняшник, капуста, конюшина, люцерна різко негативно реагують на повторні висіви. Висока продуктивність культур, яким «не до вподоби» повторний висів, забезпечується тільки за правильного розміщення у сівозміні з урахуванням допустимої періодичності їхніх посівів на одному і тому самому полі.
Вибір кращих попередників забезпечується за оптимальної концентрації різних культур у сівозміні. Деякі з них проявляють негативну реакцію не тільки за повторного вирощування, але й за частого повернення їх на попереднє місце. Отже, насичення сівозмін найчутливішими до місця вирощування культурами обмежується мінімально допустимим періодом їхнього повернення на поле, за дотримання якого не спостерігається істотного зниження врожайності. Встановлені нормативи є основою для розробки сівозмін, у тому числі для визначення мінімально допустимої тривалості ротації.
За певного набору культур, які необхідно розмістити у сівозміні, тривалість ротації визначає культура із найбільшим періодом повернення. Наприклад, цукрові буряки, для яких період повернення становить три-чотири роки, може займати одне поле в 4–5-пільній сівозміні за чергування із культурами, що мають такий самий або коротший період повернення (горох — пшениця озима — буряки цукрові — кукурудза — ячмінь).
Такі вимогливі культури, як льон, люпин, соняшник, можна вирощувати на одному полі тільки у 6–8-пільних сівозмінах. Окремим культурам, наприклад кукурудзі, властива стійка самосумісність, що дає змогу вирощувати їх протягом чотирьох-п’яти років поспіль на окремих запільних ділянках та вивідних полях.
В інших рівних умовах максимальна продуктивність культур може бути одержана за використання сприятливих попередників, а за розміщення їх після умовно допустимих спостерігають помітне погіршення росту і розвитку наступних культур.
Урожайність зернових, а значить, і збір зерна із гектара ріллі значною мірою визначаються рівнем концентрації сівозміни зерновими культурами і, насамперед, найпродуктивнішими у конкретних умовах.
Своєю чергою, врожайність окремих культур безпосередньо залежить від їхньої частки у сівозміні. Так, за збільшення частки тієї чи іншої культури у сівозміні або групи культур, близьких за біологічними властивостями, понад оптимальні параметри їхня продуктивність помітно знижується через зменшення площі кращих попередників, скорочення строків повернення культури на попереднє місце вирощування, у зв’язку з чим погіршується фітосанітарний стан грунту і посівів.
За даними Ерастівської дослідної станції колишнього Інституту кукурудзи, найефективнішою за продуктивністю і екологічною безпечністю була зернова сівозміна горох — пшениця — кукурудза — кукурудза . Вона максимально насичена порівняно високопродуктивними у цих умовах кукурудзою і пшеницею озимою за сприятливого поєднання груп культур, різних за біологічними властивостями (зернові, колосові, бобові, просапні). Ця сівозміна забезпечила порівняно високі врожаї, збори зерна, кормових одиниць і перетравного протеїну, добрий фітосанітарний стан грунту.
Розміщення культур після кращих попередників ускладнюється в спеціалізованих сівозмінах, які характеризуються високою концентрацією окремих культур. У такому разі до вирощування доречно підходити із розумним компромісом, що дасть змогу забезпечити стійку продуктивність агросистеми. В основі такого підходу — допустима насиченість, що забезпечує прийнятну періодичність чергування вимогливих до розміщення культур, правильне поєднання їх за сумісністю, додаткові прийоми, що поліпшують чергування (проміжні посіви, внесення мінеральних добрив, застосування сидератів та ін.). Наприклад, за потреби у сівозміні можна мати 75–100% і більше зернових. Такі культури, як кукурудза, ячмінь, овес, соя, ріпак, за правильного поєднання їх із озимими (20–30%) можна вирощувати без зниження їхньої продуктивності.
Узагальнення результатів досліджень у різних грунтово-кліматичних зонах України свідчить, що за умов дотримання оптимальних параметрів насичення сівозмін відповідними зерновими, технічними і кормовими культурами та раціонального розміщення після попередників урожайність польових культур залежить як від набору (частки) їх у сівозміні, так і від співвідношення у групах культур, різних за біологічними властивостями і технологією вирощування за принципом плодозміни.
Оптимальний рівень насичення сівозмін зерновими, враховуючи і потребу вирощування інших культур (технічних — цукрових буряків, соняшнику; олійних — ріпаку і сої; кормових — трав багаторічних, однорічних тощо) у Степу і Лісостепу — до 60% (30 — пшениці озимої і 30 — ярих зернових, зернобобових і кукурудзи), на Поліссі — до 50–55% (30–35 — озимих, 20 — ярих зернових, зернобобових і кукурудзи).
