不同作物的生物學(xué)特性不同，從土壤中吸收養(yǎng)分的種類、數(shù)量和方式不同，利用效率也不相同，因此將營養(yǎng)生態(tài)位不同而又具互補(bǔ)作用的作物進(jìn)行合理輪作，可以協(xié)調(diào)前茬與后茬的養(yǎng)分供應(yīng)，均衡地利用土壤中的各種養(yǎng)分。
一般來說，水稻、玉米、小麥等禾谷類作物對氮、磷和硅的吸收量較多，而對鈣的吸收量較少。豆類作物對氮和鈣的吸收量較多，對硅的吸收量很少；而豆類作物吸收的氮素中40%～60%是來自空氣中的氮素，對土壤中氮的實(shí)際消耗量不大，對磷的消耗量卻較大。塊根塊莖類作物是吸收鉀最多的作物。如果連續(xù)栽培對土壤養(yǎng)分要求趨勢相同的作物，就會導(dǎo)致土壤中特定的養(yǎng)分被片面消耗。
不同作物對土壤中難溶性磷的利用能力也有很大差異，小麥、玉米、棉花、亞麻等作物吸收利用土壤中難溶性磷的能力弱，而油菜、蕎麥、燕麥、馬鈴薯，莜麥以及豆科、十字花科作物的吸收能力較強(qiáng)。后一類作物留下的殘茬和根系中所含有的磷化合物，可以補(bǔ)充土壤中磷素的供應(yīng)，并可供下茬作物利用。
不同作物需要水分的數(shù)量、時(shí)期和能力也不相同。水稻、玉米、棉花等作物需水多，谷子、甘薯等耐旱能力較強(qiáng)。將對水分適應(yīng)性不同的作物進(jìn)行輪作換茬能充分而合理地利用全年自然降水和土壤中儲積的水分，在我國旱作雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)實(shí)施輪作，對于調(diào)節(jié)利用土壤水分、提高產(chǎn)量更具有重要意義。如在西北旱農(nóng)區(qū)，豌豆收獲后土壤內(nèi)儲存的水分較多，對小麥等作物的生長極為有利，因此豌豆成為多種作物的良好前作。
另外，不同作物根系伸展的深度和發(fā)育程度存在較大差異，某些作物是淺根性的，根系主要分布在土壤表層，而另一些作物屬深根性，并且具有較強(qiáng)大的根群。深根性作物可以從深層土壤中吸收養(yǎng)分和水分，而淺根性作物只能利用淺層土中的營養(yǎng)物質(zhì)。
根據(jù)作物根系伸長程度不同的特性，在栽培了淺根性作物之后，如果換種深根性作物，可以利用由于淋溶而向下層移動的養(yǎng)分，并且在于旱地區(qū)還可以利用下層殘余的水分。同時(shí)，深根性作物可以把深層土壤的養(yǎng)分轉(zhuǎn)移上來，并將其中的一部分殘留在根系密集的耕作層。
根據(jù)作物對于養(yǎng)分吸收和利用的不同特點(diǎn)進(jìn)行輪作，均衡地利用土壤養(yǎng)分，不僅在施肥少的栽培條件下有意義，即使是在多肥的情況下，通過作物輪換利用殘余的肥效，仍不失為一種經(jīng)濟(jì)而有效的措施。
