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Journal articles
Current knowledge and future research opportunities for modeling annual crop mixtures. A review
Noémie Gaudio
1
Abraham Escobar-Gutiérrez
2
Pierre Casadebaig
1
Jochem Evers
3
Frederic Gerard
4
Gaëtan Louarn
2
Nathalie Colbach
5
Sebastian Munz
6
Marie Launay
7
Hélène Marrou
8
Romain Barillot
2
Philippe Hinsinger
4
Jacques-Eric Bergez
1
Didier Combes
2
Jean-Louis Durand
2
Ela Frak
2
Loic Pagès
9
Christophe Pradal
10, 11
Sébastien Saint-Jean
12
Wopke van der Werf
3
Eric Justes
8
11
ZENITH - Scientific Data Management
LIRMM - Laboratoire d'Informatique de Robotique et de Microélectronique de Montpellier, CRISAM - Inria Sophia Antipolis - Méditerranée
Noémie N. Gaudio 1
Author
Abraham Escobar Gutierrez Escobar-Gutiérrez 2
Mail :
Author
Pierre Casadebaig 1
Mail :
Author IdHAL : pierre-casadebaig ORCID : https://orcid.org/0000-0001-7225-936X
Jochem Evers 3
Author
Frederic F. Gerard 4
Mail :
Author
Gaëtan Louarn 2
Mail :
Author
Nathalie Colbach 5
Mail :
Author
Sebastian Munz 6
Author
Marie Launay 7
Mail :
Author
Hélène Marrou 8
Mail :
Author
Romain Barillot 2
Mail :
Author IdHAL : rbarillot ORCID : https://orcid.org/0000-0002-9956-9103
Philippe Hinsinger 4
Mail :
Author
Jacques-Eric Bergez 1
Mail :
Author
Didier Combes 2
Mail :
Author
Jean-Louis Durand 2
Mail :
Author
Ela Frak 2
Mail :
Author
Loic Pagès 9
Mail :
Author
Christophe Pradal 10, 11
Mail :
Author Employer institution : Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement IdHAL : christophe-pradal ORCID : https://orcid.org/0000-0002-2555-761X
Sébastien Saint-Jean 12
Mail :
Author IdHAL : sebastiensaint-jean ResearcherId : http://www.researcherid.com/rid/D-9069-2012 ORCID : https://orcid.org/0000-0002-0401-0711
Wopke W. van der Werf 3
Author
Eric Justes 8
Mail :
Author
1
AGIR - AGroécologie, Innovations, teRritoires (Centre de Recherches INRA de Toulouse Chemin de Borderouge 31326 CASTANET TOLOSAN - France)
- Toulouse INP - Institut National Polytechnique (Toulouse) (France)
- Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées (41 Allée Jules Guesde, 31000 Toulouse - France)
- INRA - Institut National de la Recherche Agronomique : UMR1248 (France)
2
P3F - Unité de Recherche Pluridisciplinaire Prairies et Plantes Fourragères (LUSIGNAN - France)
- INRA - Institut National de la Recherche Agronomique : UR (France)
3
WUR - Wageningen University and Research Centre [Wageningen] (Droevendaalsesteeg 4, 6708 PB Wageningen - Netherlands)
4
UMR Eco&Sols - Ecologie fonctionnelle et biogéochimie des sols et des agro-écosystèmes (place Viala, 34060 Montpellier, France - France)
- INRA - Institut National de la Recherche Agronomique : UMR1222 (France)
- IRD - Institut de Recherche pour le Développement (Siège Le Sextant 44, bd de Dunkerque CS 90009 13572 Marseille cedex 02 - France)
- Cirad - Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement : UMR111-2015 (Siège 42, rue Scheffer 75116 Paris - France)
- Montpellier SupAgro - Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (2, place Pierre Viala - 34060 Montpellier Cedex 02 - France)
- Montpellier SupAgro - Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (2, place Viala 34060 Montpellier Cédex 2 - France)
5
Agroécologie [Dijon] (Université de Bourgogne - 17 rue Sully - BP 86510 - 21000 Dijon - France)
- UBFC - Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (France)
- INRA - Institut National de la Recherche Agronomique : UMR INRA 1347 (France)
- UB - Université de Bourgogne (Maison de l'université - Esplanade Érasme - BP 27877 - 21078 Dijon cedex - France)
- AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement : UMR1347 (26 Boulevard du Dr Petitjean - BP 87999 - 21079 Dijon cedex - France)
6
University of Hohenheim (Schwerzstraße 35 70599 Stuttgart Germany - Germany)
7
UE AGROCLIM - UE Agroclim (France)
- INRA - Institut National de la Recherche Agronomique : UE1116 (France)
8
UMR SYSTEM - Fonctionnement et conduite des systèmes de culture tropicaux et méditerranéens (Montpellier SupAgro, 2 Place Viala, Bât. 27, 34060 Montpellier Cedex 2 - France - France)
- Cirad - Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement : UMR66-2007 (Siège 42, rue Scheffer 75116 Paris - France)
- INRA - Institut National de la Recherche Agronomique : UMR1123 (France)
- Montpellier SupAgro - Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques : UMR1230 (2, place Pierre Viala - 34060 Montpellier Cedex 02 - France)
- CIHEAM-IAMM - Centre International de Hautes Etudes Agronomiques Méditerranéennes - Institut Agronomique Méditerranéen de Montpellier (3191 route de Mende, 34093 Montpellier cedex 5 - France)
- CIHEAM - Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (11, rue Newton - 75116 Paris - France)
- Montpellier SupAgro - Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (2, place Viala 34060 Montpellier Cédex 2 - France)
9
PSH - Unité de recherche Plantes et Systèmes de Culture Horticoles (Domaine St Paul, Site Agroparc, 84941 Avignon Cedex 9, France - France)
- INRA - Institut National de la Recherche Agronomique : UR1115 (France)
10
UMR AGAP - Amélioration génétique et adaptation des plantes méditerranéennes et tropicales (TA A-108 / 03 - Avenue Agropolis - 34398 Montpellier Cedex 5 France - France)
- Montpellier SupAgro - Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (2, place Viala 34060 Montpellier Cédex 2 - France)
- INRA - Institut National de la Recherche Agronomique (France)
- Cirad - Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement : UMR108-2011 (Siège 42, rue Scheffer 75116 Paris - France)
- Montpellier SupAgro - Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (2, place Pierre Viala - 34060 Montpellier Cedex 02 - France)
11
ZENITH - Scientific Data Management (France)
- LIRMM - Laboratoire d'Informatique de Robotique et de Microélectronique de Montpellier (161 rue Ada - 34095 Montpellier - France)
- UM - Université de Montpellier : UMR5506 (163 rue Auguste Broussonnet - 34090 Montpellier - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR5506 (France)
- CRISAM - Inria Sophia Antipolis - Méditerranée (2004 route des Lucioles BP 93 06902 Sophia Antipolis - France)
- Inria - Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Domaine de Voluceau Rocquencourt - BP 105 78153 Le Chesnay Cedex - France)
12
ECOSYS - Ecologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécosystèmes (Route de la Ferme 78850 Thiverval-Grignon - France)
- INRA - Institut National de la Recherche Agronomique : UMR1402 (France)
- AgroParisTech (16 rue Claude Bernard F-75231 Paris Cedex 05 - France)
Abstract : Growing mixtures of annual arable crop species or genotypes is a promising way to improve crop production without increasing agricultural inputs. To design optimal crop mixtures, choices of species, genotypes, sowing proportion, plant arrangement, and sowing date need to be made but field experiments alone are not sufficient to explore such a large range of factors. Crop modeling allows to study, understand, and ultimately design cropping systems and is an established method for sole crops. Recently, modeling started to be applied to annual crop mixtures as well. Here, we review to what extent crop simulation models and individual-based models are suitable to capture and predict the specificities of annual crop mixtures. We argued that (1) the crop mixture spatio-temporal heterogeneity (influencing the occurrence of ecological processes) determines the choice of the model-ing approach (plant or crop centered). (2) Only few crop models (adapted from sole crop models) and individual-based models currently exist to simulate annual crop mixtures. Crop models are mainly used to address issues related to both crop mixtures management and the integration of crop mixtures into larger scales such as the rotation. In contrast, individual-based models are mainly used to identify plant traits involved in crop mixture performance and to quantify the relative contribution of the different ecological processes (niche complementarity, facilitation, competition, plasticity) to crop mixture functioning. This review highlights that modeling of annual crop mixtures is in its infancy and gives to model users some important keys to choose the model based on the questions they want to answer, with awareness of the strengths and weaknesses of each of the modeling approaches.
Document type :
Journal articles
Domain :
Complete list of metadatas
https://hal.inria.fr/hal-02228974
Contributor : Christophe Pradal <>
Submitted on : Thursday, August 1, 2019 - 9:27:28 AM
Last modification on : Thursday, July 2, 2020 - 2:16:24 PM
Document(s) archivé(s) le : Wednesday, January 8, 2020 - 1:55:31 PM
Contributor : Christophe Pradal <>
Submitted on : Thursday, August 1, 2019 - 9:27:28 AM
Last modification on : Thursday, July 2, 2020 - 2:16:24 PM
Document(s) archivé(s) le : Wednesday, January 8, 2020 - 1:55:31 PM
File
Gaudio2019_Article_CurrentKnow...
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Identifiers
- HAL Id : hal-02228974, version 1
- DOI : 10.1007/s13593-019-0562-6
- PRODINRA : 458988
- WOS : 000460728100002
Collections
UNIV-BOURGOGNE | INRA | ZENITH | CNRS | LIRMM | AGROPOLIS | CIRAD | IRD | AGROPARISTECH | MIPS | INRIA | ECOSYS | UNIV-MONTPELLIER | UNIV-PARIS-SACLAY | AGROECOLOGIE | MONTPELLIER-SUPAGRO | TDS-MACS | INRAE
Citation
Noémie Gaudio, Abraham Escobar-Gutiérrez, Pierre Casadebaig, Jochem Evers, Frederic Gerard, et al.. Current knowledge and future research opportunities for modeling annual crop mixtures. A review. Agronomy for Sustainable Development, Springer Verlag/EDP Sciences/INRA, 2019, 39 (2), pp.1-39. ⟨10.1007/s13593-019-0562-6⟩. ⟨hal-02228974⟩
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