早在中世纪，欧洲的农业生产普遍实行的是“二圃制”，也就是简单的农田轮歇制度，通过耕种与休闲来调控土壤生产能力。但是随着欧洲人口的增加和土地肥力的逐渐枯竭，“二圃制”已经不能承担社会发展需求，“三圃制”应运而生。“三圃制”又称“三区轮作制”，它把耕地分为面积大体相等的休闲地、春播地、秋（冬）播地三个耕区。作物在各区轮作，春播谷类或豆类，秋冬播种小麦或黑麦，逐年轮换，三年一个循环。休闲地和收割完毕后的耕地，都作公共牧场，共同使用。

与二圃制相比，三圃制一年可以收获两次，休闲地面积由1/2减少到1/3，既有利于减少农业灾害或歉收的风险，又有利于耕地和劳动力利用率的提高，因而农业生产水平高于“二圃制”。

到19世纪以后，面对工业革命造成的人口膨胀与土地生产力的衰退，欧洲人发现以谷物生产为主的“三圃制”也已经满足不了日益发展的经济需求。他们从谷物产量开始下降时便意识到没有牧草和畜牧业，农业是不完备的农业，于是开始大力推行粮草轮作。

前苏联土壤学家威廉士就提出草田轮作是一种合理的耕作制度，他根据自然肥力恢复过程和多年生混播牧草培肥效果的研究，提出通过草田轮作恢复肥力的建议，从而开辟了在人力干涉下缩短恢复地力过程的道路。

美国也经历了相似的过程，在工业快速发展时期，美国曾过度依赖化肥、农药，利用其发达的农业机械在中部地区连续多年种植玉米，传统的轮作制度被忽视。结果，土壤受到严重侵蚀，土壤肥力显著下降，病虫害及杂草猖獗，玉米产量降低，经济效益受到重创。为了保证农业的可持续发展，美国强制要求实行两年轮作制，美国3.03亿公顷（合45.45亿亩）耕地中，轮作草地达到了27%。美国蒙大拿州用春小麦和豆科牧草轮作后，小麦产量较连作提高40%。

在19世纪30年代的澳大利亚，曾经在半干旱地区广泛推行“小麦-休闲”农作制，致使土壤结构破坏，肥力下降，作物产量连年降低，饲草供应不足。后来澳大利亚利用豆科牧草和谷物轮作，结果“苜蓿-大麦”轮作后大麦籽粒产量比连作提高17.4％-40.4％；“苜蓿-小麦”轮作后小麦籽粒产量比连作提高18.2％-33.6％。作物和豆科牧草轮作制的成功应用，使澳大利亚创造了世界闻名的“小麦-绵羊”农作系统，进而使该国成为小麦出口大国。