O Sistema Plantio Direto (SPD) tem como princípio a utilização de sistemas de produção agrícolas diversificados e integrados, baseados nos princípios da rotação de culturas.

Os modelos integrados são técnicas adotadas desde os primórdios da agricultura, no entanto, nos dias atuais essa abordagem se tornou mais complexa e sistematizada. Modelos de produção vegetal e de criação de animais visando gerar diferentes produtos podem ser organizados no espaço e no tempo, de forma integrada, envolvendo parte ou todo o estabelecimento rural.

Os sistemas podem envolver apenas a produção de grãos, como no caso de lavouras anuais (ex.: aveia/soja-nabo/milho), em que o estabelecimento rural (ou parte dele) seria dividido em duas glebas (Figura 1). Uma das glebas seria ocupada pela sequência aveia – soja e, a outra por nabo forrageiro - milho. No período subsequente as sequencias seriam rotacionadas. Esse sistema poderia ser uma alternativa a ser adotada em regiões mais ao Sul do Brasil. Mas apresenta baixa biodiversidade, caraterizando esquema de rotação anual, em que as mesmas espécies voltam a ser cultivadas na mesma gleba, depois de cerca de doze meses.

Um sistema um pouco mais complexo seria, por exemplo, o de lavouras de grãos e fibras (ex.: nabo/milheto/algodão-soja-nabo/milho). Esse sistema tem sido utilizado por alguns produtores da região Central do Brasil. No caso, o estabelecimento rural (ou parte dele) é dividido em três glebas (Figura 2). Embora possam se tornar alternativas econômicas como fonte de óleo e forrageira, respectivamente, nabo forrageiro e milheto, neste caso, visam entre outros objetivos, a cobertura do solo, a reciclagem de nutrientes, o auxílio no controle de plantas daninhas e a quebra de ciclos de pragas e de doenças.

Na gleba I, no outono, cultiva-se o nabo forrageiro e, no início das chuvas, o milheto. Essas culturas são seguidas pelo algodão (cujo cultivo se prolonga até meados do inverno seguinte). A gleba II, que fora, no período antecedente, cultivada com a sequência nabo-milheto-algodão, continua a ser ocupada (no outono-inverno) pelo algodão. Após a colheita e a destoca físico-química dos restos vegetais dessa cultura, a soja é cultivada. Na gleba III, no outono, após cultivo antecedente da sequência nabo-milheto-algodão-soja, o nabo forrageiro é novamente cultivado e, na primavera-verão subsequente, é seguido pelo milho. No 4° ano, na gleba I reinicia-se o cultivo da mesma sequência anteriormente descrita. Esse esquema de cultivos carateriza-se como rotação trianual, para as culturas de primavera-verão, mas ao longo de três anos, o nabo forrageiro é cultivado por dois anos seguidos na mesma gleba. A organização das espécies, nesse caso, permite grande interação entre elas, com reflexos e benefícios de uma sobre a subsequente, caracterizando um adequado esquema de rotação no espaço e no tempo. Além disso, também são verificadas maior biodiversidade, com ganhos ambientais e diminuição de custo de produção.

Modelos de culturas anuais podem ser integrados a lavouras semiperenes ou perenes, exigindo maior organização e elaboração de planos a médio e longo prazo. Um exemplo seria o sistema agroflorestal, baseado na prática conservacionista do "cultivo em faixas" de lavouras anuais espacialmente alternadas com faixas ou "aléias" de espécies florestais.

À produção de grãos também se pode associar a produção animal (ex.: sistema de produção lavoura-pastagem). Neste caso, tem-se um modelo que integra a produção agrícola e a de animais, simultaneamente, com as diferentes formas de exploração ocupando glebas, submetidas à rotação no espaço e no tempo. Nesse caso, numa mesma propriedade, têm-se espécies de plantas e de animais gerando diferentes tipos de produtos (grãos, frutas, carne, leite, lã) com efeitos ambientais e econômicos potencialmente mais sustentáveis do que os promovidos por sistemas tradicionais, especialmente, os caracterizados por monoculturas (exemplos de soja-pousio, soja-aveia, soja-milho safrinha, etc.).

Mas, sistemas ainda mais complexos podem gerar produtos ainda mais diversificados e melhorias ambientais ainda mais evidentes. Citam-se, como exemplo, os sistemas agrosilvipastoris, envolvendo a produção de lavouras (anuais, semiperenes e perenes) e animais, totalmente integrados e conduzidos em sistemas de rotação adequados entre lavoura e pastagem, embora apresente gestão mais complexa.

Ressalta-se, entretanto, que muitas dessas formas integradas de produção consideradas de excelente padrão agronômico, são, na realidade, soluções desenvolvidas empiricamente para uma dada situação específica e, em geral, são raras as que receberam criteriosa avaliação técnica e econômica e, talvez, por essa mesma razão, apresentem dificuldades ao serem extrapoladas e executadas pelos produtores.

No entanto, após serem monitorados, descritos e economicamente avaliados, tais modelos produtivos podem se tornar promissoras alternativas à gestão agrícola e ambiental para condições de solo, clima e mercado específicas.