Los sistemas de cultivo impactan en gran medida la productividad y la resiliencia de los ecosistemas agrícolas. Sin embargo, a menudo carecemos de comprensión de las interacciones cuantitativas entre los componentes sociales, económicos y ecológicos en cada uno de los sistemas, especialmente en lo que respecta a la rotación de cultivos. Los sistemas de producción actuales no pueden garantizar tanto altas ganancias a corto plazo como beneficios sociales y ecológicos a largo plazo. Este estudio combinó modelos estadísticos y económicos para evaluar los efectos integrales de los sistemas de cultivo en la producción de arroz utilizando datos recopilados de campos experimentales entre 2017 y 2018. Los resultados mostraron que aumentar la diversidad agrícola a través de rotaciones, especialmente la rotación papa-arroz (PR), aumentó significativamente los beneficios sociales, económicos y ecológicos de la producción de arroz. Los rendimientos, las ganancias, los márgenes de beneficio, los valores sin dimensiones ponderados de los rasgos químicos y físicos del suelo (SCP) y los metales pesados (SHM), los beneficios y externalidades generados por PR y otras rotaciones fueron generalmente más altos que los obtenidos con cultivos sucesivos de arroz. Esto sugiere que la diversidad agrícola a través de rotaciones, especialmente la rotación PR, merece ser implementada debido a los beneficios generados en general en la producción de arroz. Sin embargo, debido a varios residuos de nutrientes de cultivos anteriores, la aplicación de fertilizantes debe ser racionalizada para mejorar la eficiencia de los recursos y la inversión. Además, internalizamos las externalidades (beneficios/costos ecológicos y sociales ocultos) generados por cada uno de los sistemas de rotación y propusimos formas de incentivar a los agricultores a adoptar enfoques de rotación de cultivos para una producción sostenible de arroz.