Ahli agronomi menerangkan faedah penghasilan tanaman di bawah sistem penggiliran sebagai "Kesan Penggiliran". Terdapat banyak faedah sistem penggiliran tanaman. Faktor-faktor yang berkaitan dengan peningkatan secara amnya adalah disebabkan oleh pengurangan faktor negatif sistem tanaman monokultur. Khususnya, peningkatan pada gizi pemakanan; pengurangan tekanan dari haiwan perosak, patogen, dan rumpai liar; serta struktur tanah yang lebih baik didapati dalam beberapa kes dikaitkan dengan kesan penggiliran tanaman yang bermanfaat.

Faedah lain sistem penggiliran tanaman termasuk kelebihan kos pengeluaran. Risiko kewangan keseluruhan diagihkan dengan lebih meluas ke atas pengeluaran tanaman dan/atau ternakan yang lebih berpelbagai. Kurang kebergantungan diletakkan pada input yang dibeli dan dari masa ke masa tanaman boleh mengekalkan matlamat pengeluaran dengan input yang lebih sedikit. Hal ini seiring dengan manfaat pada jangka masa pendek dan jangka masa panjang yang lebih besar, sehingga menjadikan penggiliran tanaman sebagai kaedah yang berkuasa untuk menambah baik sistem pertanian.

Jirim organik tanah

Penggunaan spesies yang berbeza dalam penggiliran tanaman membolehkan peningkatan kualiti jirim organik tanah (SOM), struktur tanah yang lebih besar, dan peningkatan persekitaran tanah kimia dan biologi untuk tanaman. Dengan lebih tingginya SOM, penyusupan dan pengekalan air bertambah baik, memberikan peningkatan toleransi kemarau dan mengurangkan hakisan.

Jirim organik tanah ialah campuran bahan reput daripada biojisim dengan mikroorganisma aktif. Penggiliran tanaman meningkatkan secara semula jadi pendedahan kepada biojisim berpunca dari sod, baja ternakan hijau, dan pelbagai serpihan tumbuhan lain. Pengurangan keperluan untuk pemugaran intensif sewaktu penggiliran tanaman membolehkan pengagregatan biojisim membawa kepada pengekalan dan penggunaan nutrien yang lebih besar, serta mengurangkan keperluan untuk nutrien tambahan.[6] Ini kerana proses pemugaran membawa kepada gangguan dan pengoksidaan tanah sehingga mewujudkan persekitaran yang kurang kondusif untuk kepelbagaian dan pembiakan mikroorganisma dalam tanah. Mikroorganisma inilah yang menjadikan nutrien tersedia untuk tumbuhan. Makanya disebabkan jirim organik tanah "aktif" adalah kunci kepada tanah yang produktif, tanah dengan aktiviti mikrob yang rendah memberikan nutrien yang jauh lebih sedikit kepada tumbuhan; hal ini benar walaupun kuantiti biojisim yang tertinggal di dalam tanah mungkin sama.

Mikroorganisma tanah juga mengurangkan aktiviti patogen dan perosak melalui persaingan. Di samping itu, tumbuhan menghasilkan eksudat akar dan bahan kimia lain yang memanipulasi persekitaran tanah mereka serta persekitaran rumpai liar mereka. Oleh itu penggiliran tanaman membolehkan peningkatan hasil daripada ketersediaan nutrien tetapi juga pengurangan alelopati dan persekitaran rumpai yang kompetitif.[17]

Pensekuesteran karbon

Kajian telah menunjukkan bahawa kaedah penggiliran tanaman amat meningkatkan kandungan karbon organik tanah (SOC), yakni bahan utama jirim organik tanah.[18] Karbon, bersama-sama dengan hidrogen dan oksigen, adalah makronutrien untuk tumbuhan. Penggiliran tanaman yang sangat tinggi kepelbagaiannya dalam tempoh masa yang lama telah terbukti lebih berkesan untuk meningkatkan SOC, manakala gangguan tanah (contohnya dari pemugaran tanah) bertanggungjawab untuk penurunan eksponen terhadap tahap SOC.[18] Di Brazil, penukaran kepada kaedah tanpa pemugaran digabungkan dengan penggiliran tanaman intensif telah menunjukkan kadar penyerapan SOC sebanyak 0.41 tan sehektar setahun.[19]

Di samping meningkatkan produktiviti tanaman, penyerapan karbon atmosfera mempunyai implikasi yang besar dalam mengurangkan kadar perubahan iklim dengan menurunkan karbon dioksida dari udara.

Pengikatan nitrogen

Penggiliran tanaman menambahkan nutrien pada tanah. Kekacang, tumbuhan keluarga Fabaceae, misalnya, mempunyai nodul akar berserta bakteria pengikat nitrogen, dan nodul akar ini dikenali sebagai rizobia. Semasa proses yang dipanggil pernodulan, bakteria rizobia menggunakan nutrien dan air yang disediakan oleh tumbuhan untuk menukar nitrogen atmosfera kepada ammonia, yang kemudiannya ditukar kepada sebatian organik yang boleh digunakan oleh tumbuhan sebagai sumber nitrogennya.[20] Oleh itu, hal ini adalah wajar dari segi pertanian untuk bersilih ganti dengan bijirin (keluarga Poaceae) dan tumbuhan lain yang memerlukan nitrat. Berapa banyak nitrogen yang disediakan untuk tumbuhan bergantung pada faktor seperti jenis kekacang, keberkesanan bakteria rhizobia, keadaan tanah, dan ketersediaan unsur yang diperlukan untuk makanan tumbuhan.[21]

Kawalan patogen dan perosak

Penggiliran tanaman juga digunakan untuk mengawal makhluk perosak dan agen penyakit yang boleh bertapak di dalam tanah dari semasa ke semasa. Perubahan tanaman dalam satu turutan tanaman mengurangkan tahap populasi makhluk perosak dengan (1) mengganggu kitaran hidup perosak dan (2) mengganggu habitat perosak.[7] Tumbuhan dalam keluarga taksonomi yang sama cenderung menghadapi jenis makhluk perosak dan patogen yang seakan. Dengan menukar tanaman secara kerap dan mengekal tanah yang diduduki oleh tanaman penutup bukannya terdedah sebagai tanah rang, kitaran hidup makhluk perosak boleh dipecah atau dihadkan, terutamanya kitaran hidup yang mendapat manfaat daripada sisa tanah sewaktu musim sejuk.[22]Contohnya, nematod simpul akar merupakan satu masalah serius bagi sesetengah tumbuhan dalam iklim panas dan tanah berpasir, apabila ia perlahan-lahan membiak sehingga paras tinggi di dalam tanah, kerana ia boleh merosakkan produktiviti tumbuhan dengan teruk melalui pemotongan peredaran dari akar tumbuhan. Penanaman tanaman yang bukan perumah bagi nematod simpul akar selama satu musim mengurangkan tahap nematod dalam tanah secara ketara, sekali gus memungkinkan penanaman tanaman yang terdedah pada musim berikutnya tanpa memerlukan pengasapan tanah.

Prinsip ini digunakan secara khusus dalam pertanian organik yang memerlukan kawalan perosak dicapai tanpa penggunaan racun sintetik.[12]

Pengurusan rumpai liar

Pengintegrasian tanaman tertentu, terutamanya tanaman penutup bumi, ke dalam penggiliran tanaman mempunyai nilai khusus untuk pengurusan rumpai liar. Tanaman jenis ini memusnahkan rumpai liar melalui persaingan. Di samping itu, sod dan kompos daripada tanaman penutup bumi dan baja hijau memperlahankan pertumbuhan rumpai yang masih mampu menembusi tanah, memberikan tanaman lebih banyak kelebihan daya saing. Dengan melambatkan pertumbuhan dan pembiakan rumpai liar semasa tanaman penutup ditanam, petani dapat mengurangkan kehadiran rumpai liar untuk tanaman akan datang, termasuk tanaman berakar cetek dan berbaris, yang kurang tahan terhadap rumpai. Oleh itu, tanaman penutup bumi dianggap sebagai tanaman pemuliharaan kerana ia melindungi tanah terbiar daripada ditimpa rumpai.[22]

Sistem ini mempunyai kelebihan berbanding amalan biasa lain untuk pengurusan rumpai, seperti pemugaran tanah. Pemugaran tanah bertujuan untuk menghalang pertumbuhan rumpai dengan menterbalikkan tanah; walau bagaimanapun, ini mempunyai kesan sampingan apabila mendedahkan benih rumpai yang mungkin telah tertimbus dan menanam benih tanaman yang berharga. Di bawah sistem penggiliran tanaman, bilangan benih bawah tanah yang boleh hidup dikurangkan melalui pengurangan populasi rumpai liar.

Selain kesan negatifnya terhadap kualiti dan hasil tanaman, rumpai liar boleh melambatkan proses penuaian. Rumpai menjadikan petani kurang cekap semasa menuai, kerana rumpai liar seperti Convolvulus arvensis dan Paspalum distichum, boleh berselirat dengan peralatan, mengakibatkan proses penuaian itu sekejap berhenti dan sekejap berjalan.[23]

Mencegah hakisan tanah

Penggiliran tanaman boleh mengurangkan kehilangan tanah akibat hakisan air dengan ketara. Di kawasan yang sangat terdedah kepada hakisan, amalan pengurusan ladang seperti pemugaran sifar dan pemugaran terkurang boleh ditokok tambah dengan kaedah-kaedah penggiliran tanaman khusus untuk mengurangkan kesan titisan hujan, penanggalan mendapan, pemindahan mendapan, limpahan air permukaan dan kehilangan tanah.[24]

Perlindungan mengatasi kehilangan tanah dimaksimumkan dengan kaedah penggiliran yang meninggalkan jisim tunggul tanaman (sisa tumbuhan yang ditinggalkan selepas penuaian) atas tanah yang paling besar. Pelitup tunggul yang bersentuhan dengan tanah meminimumkan hakisan daripada air dengan mengurangkan halaju aliran daratan, kuasa aliran air, dan dengan itu keupayaan air untuk menanggal dan mengangkut mendapan.[25] Tumbuhan yang berupaya melawan hakisan air pada tanah menghalang gangguan dan penanggalan agregat tanah yang menyebabkan liang makro tersumbat, penyusupan berkurangan dan limpahan air permukaan meningkat.[26] Hal ini dengan ketara meningkatkan daya tahan tanah apabila mengalami tempoh hakisan dan tekanan.

Apabila tanaman makanan ternakan terurai, produk pengikat terbentuk dengan bertindak sebagai pelekat pada tanah, yang menjadikan zarah melekat bersama, dan membentuk agregat.[27] Pembentukan agregat tanah adalah penting untuk mengawal hakisan, kerana ia lebih mampu menahan kesan titisan hujan dan hakisan air. Agregat tanah juga mengurangkan hakisan angin, kerana agregat ini merupakan zarah yang lebih besar, dan lebih tahan lelasan akibat pemugaran tanah.[28]

Kesan penggiliran tanaman terhadap kawalan hakisan berbeza mengikut iklim. Di kawasan dengan keadaan iklim yang agak konsisten dengan andaian hujan tahunan dan paras suhu, penggiliran tanaman yang tegar boleh menyebabkan pertumbuhan tumbuhan dan pelitupan tanah yang mencukupi. Di kawasan yang keadaan iklimnya kurang dapat diramalkan, dan tempoh hujan dan kemarau yang tidak terjangka mungkin berlaku pada kawasan itu, pendekatan yang lebih fleksibel untuk pelitupan tanah melalui penggiliran tanaman diperlukan. Sistem penanaman oportunistik menggalakkan perlindungan tanah yang mencukupi di bawah keadaan iklim yang tidak menentu ini.[29] Dalam sistem tanaman oportunistik, tanaman ditanam apabila air tanah mencukupi dan terdapat tempoh tingkap penyemaian yang boleh dipercayai. Bentuk sistem tanaman ini berkemungkinan menghasilkan pelitup tanah yang lebih baik berbanding penggiliran tanaman tegar kerana tanaman hanya disemai pada keadaan optimum, manakala sistem tegar tidak semestinya disemai dalam keadaan terbaik yang ada.[30]

Penggiliran tanaman juga mempengaruhi pemasaan dan tempoh masa bidang tanah tersebut terdedah sebagai tanah rang.[31] Hal ini sangat penting kerana bergantung pada iklim kawasan tertentu, sesuatu bidang tanah boleh menjadi paling terdedah kepada hakisan apabila ia menjadi tanah rang. Pengurusan tanah rang yang cekap adalah satu bahagian yang penting untuk mengurangkan hakisan dalam sistem penggiliran tanaman. Pemugaran sifar ialah amalan pengurusan asas yang menggalakkan pengekalan tunggul tanaman di bawah tanah terdedah tak terancang yang lebih lama apabila tiada tanaman boleh ditanam.[29] Amalan pengurusan sedemikian yang berjaya mengekalkan pelitupan tanah yang sesuai di kawasan yang terdedah akhirnya akan mengurangkan kehilangan tanah. Dalam kajian baru-baru ini yang berlangsung sedekad lamanya, didapati tanaman penutup bumi musim sejuk yang biasa tanam selepas penuaian kentang seperti rai pada musim gugur boleh mengurangkan larian tanah sebanyak 43%, dan ini lazimnya adalah tanah yang paling berkhasiat.[32]

Kepelbagaian biologi

Peningkatan biodiversiti tanaman mempunyai kesan yang baik terhadap ekosistem sekeliling dan boleh menampung lebih banyak kepelbagaian fauna, serangga,[8] dan mikroorganisma berfaedah dalam tanah[8] seperti yang ditemui oleh McDaniel et al 2014 dan Lori et al 2017.[15] Sesetengah kajian menunjukkan peningkatan ketersediaan nutrien daripada penggiliran tanaman di bawah sistem organik berbanding amalan konvensional kerana amalan organik kurang berkemungkinan menghalang mikrob berfaedah dalam jirim organik tanah, seperti mikoriza berarbuskul, yang meningkatkan pengambilan nutrien dalam tumbuhan.[16] Peningkatan biodiversiti juga meningkatkan daya tahan sistem agro-ekologi.[6]

Produktiviti ladang

Penggiliran tanaman menyumbang kepada peningkatan hasil melalui peningkatan nutrisi tanah yang lebih baik. Dengan penanaman dan penuaian tanaman yang berbeza pada masa yang berbeza, lebih banyak tanah boleh ditanam dengan jumlah mesin dan tenaga kerja yang sama.

Pengurusan risiko

Tanaman yang berbeza pada satu giliran boleh mengurangkan risiko cuaca buruk bagi petani individu.[33][34]