不同作物的生物学特性不同，从土壤中吸收养分的种类、数量和方式不同，利用效率也不相同，因此将营养生态位不同而又具互补作用的作物进行合理轮作，可以协调前茬与后茬的养分供应，均衡地利用土壤中的各种养分。
一般来说，水稻、玉米、小麦等禾谷类作物对氮、磷和硅的吸收量较多，而对钙的吸收量较少。豆类作物对氮和钙的吸收量较多，对硅的吸收量很少；而豆类作物吸收的氮素中40%～60%是来自空气中的氮素，对土壤中氮的实际消耗量不大，对磷的消耗量却较大。块根块茎类作物是吸收钾最多的作物。如果连续栽培对土壤养分要求趋势相同的作物，就会导致土壤中特定的养分被片面消耗。
不同作物对土壤中难溶性磷的利用能力也有很大差异，小麦、玉米、棉花、亚麻等作物吸收利用土壤中难溶性磷的能力弱，而油菜、荞麦、燕麦、马铃薯，莜麦以及豆科、十字花科作物的吸收能力较强。后一类作物留下的残茬和根系中所含有的磷化合物，可以补充土壤中磷素的供应，并可供下茬作物利用。
不同作物需要水分的数量、时期和能力也不相同。水稻、玉米、棉花等作物需水多，谷子、甘薯等耐旱能力较强。将对水分适应性不同的作物进行轮作换茬能充分而合理地利用全年自然降水和土壤中储积的水分，在我国旱作雨养农业区实施轮作，对于调节利用土壤水分、提高产量更具有重要意义。如在西北旱农区，豌豆收获后土壤内储存的水分较多，对小麦等作物的生长极为有利，因此豌豆成为多种作物的良好前作。
另外，不同作物根系伸展的深度和发育程度存在较大差异，某些作物是浅根性的，根系主要分布在土壤表层，而另一些作物属深根性，并且具有较强大的根群。深根性作物可以从深层土壤中吸收养分和水分，而浅根性作物只能利用浅层土中的营养物质。
根据作物根系伸长程度不同的特性，在栽培了浅根性作物之后，如果换种深根性作物，可以利用由于淋溶而向下层移动的养分，并且在于旱地区还可以利用下层残余的水分。同时，深根性作物可以把深层土壤的养分转移上来，并将其中的一部分残留在根系密集的耕作层。
根据作物对于养分吸收和利用的不同特点进行轮作，均衡地利用土壤养分，不仅在施肥少的栽培条件下有意义，即使是在多肥的情况下，通过作物轮换利用残余的肥效，仍不失为一种经济而有效的措施。
