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1. Controlling erosion while fostering plant biodiversity: A comparison of riverbank stabilization techniques

Author

Monique Poulin, Maxime Tisserant, André Evette, Eduardo González, Bérenger Bourgeois, Département de Phytologie, Faculté des Sciences de l'Agriculture et de l'Alimentation, Université Laval, Québec Centre for Biodiversity Science, Department of Biology, McGill University, Department of Biology, Colorado State University, Fort Collins, CO, 80523, USA, Laboratoire des EcoSystèmes et des Sociétés en Montagne (UR LESSEM), Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Fonds de Recherche du Quebec - Nature et Technologies (FRQNT), Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC), Groupe PleineTerre Inc. through a BMP Innovation scholarship, Ministere des Transports du Quebec : R692.1, Ministere des Relations Internationales et de la Francophonie du Quebec : 66.307 , 67.819, and Ministere des Affaires etrangeres et du Developpement international of the Republique Francaise

Subjects
0106 biological sciences, Beta diversity, Water resources, Environmental Engineering, Ecology, 010604 marine biology & hydrobiology, Soil bioengineering, Biodiversity, Introduced species, Plant community, Ecological succession, 15. Life on land, Management, Monitoring, Policy and Law, 010603 evolutionary biology, 01 natural sciences, Vegetation succession, [SDE]Environmental Sciences, Environmental science, Alpha diversity, Species richness, Ecological restoration, Riprap, Nature and Landscape Conservation
Abstract

International audience; Bioengineering techniques have been encouraged over "hard" civil engineering such as riprap for recovering naturalness on stabilized riverbanks, but their effectiveness in reproducing the plant species diversity and vegetation succession present on non-stabilized (natural) riverbanks has rarely been assessed. Here, we compared alpha and beta diversity and successional trajectories of plant communities along the vertical profile of natural (40 sites), bioengineered (51) and riprap (33) riverbanks, in 55 streams of the second- to seventh-order in the province of Quebec (eastern Canada). Richness of total, hydrochorous and native species was higher on natural riverbanks than on those stabilized by riprap techniques along all riverbank elevations (upper, middle and lower parts of the riverbank). Bioengineered sites showed intermediate values. Natural sites contributed most to beta diversity on the upper bank, riprap sites on the middle bank. Temporal changes in species richness were observed only on the upper and middle banks, with an increase on riprap sites and a decrease on bioengineered sites. Beta diversity was mainly stable through time. Plant composition on bioengineered sites converged to that on natural sites for all bioengineering techniques at all bank levels, whereas for ripraps it did so only on the lower bank. For all bioengineering techniques, plant succession was driven by increasing native and hydrochorous species at all bank levels. Bioengineering is an effective alternative to riprap on stabilized riverbanks that leads to plant diversity and succession that most resemble those on natural riverbanks.

Published
2021
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2. Weed diversity is driven by complex interplay between multi-scale dispersal and local filtering

Author

Vincent Bretagnolle, Bérenger Bourgeois, Christine Plumejeaud, Sabrina Gaba, Centre de Synthèse et d’Analyse sur la Biodiversité (CESAB), Fondation pour la recherche sur la Biodiversité (FRB), LTSER «Zone Atelier Plaine & Val de Sevre» [France], Centre d'Études Biologiques de Chizé - UMR 7372 (CEBC), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de La Rochelle (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de La Rochelle (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de La Rochelle (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), LIttoral ENvironnement et Sociétés - UMRi 7266 (LIENSs), and Université de La Rochelle (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
0106 biological sciences, Metacommunity, Assembly rules, Biodiversity, Plant Weeds, 010603 evolutionary biology, 01 natural sciences, General Biochemistry, Genetics and Molecular Biology, Ecosystem services, Seed Dispersal, Animals, Ecosystem, General Environmental Science, 2. Zero hunger, General Immunology and Microbiology, Ecology, Correction, Agriculture, 04 agricultural and veterinary sciences, General Medicine, 15. Life on land, Spatial heterogeneity, Geography, [SDE]Environmental Sciences, 040103 agronomy & agriculture, 0401 agriculture, forestry, and fisheries, Biological dispersal, Arable land, General Agricultural and Biological Sciences, Weed
Abstract

International audience; Arable weeds are key organisms for biodiversity maintenance and ecosystem service provision in agroecosystems. Disentangling the drivers of weed diversity is critical to counteract the global decline of farmland biodiversity. Even if distinct scale-dependent processes were alternatively proposed, no general framework unifying the multi-scale drivers of weed dynamics has yet emerged. Here, we investigate the joint effects of field- and landscape-scale processes on weed assemblages in 444 arable fields. First, field margins sheltered greater weed diversity than field core, evidencing their role as biodiversity refugia. Second, community similarity between field core and margin decreased with the distance to margin, highlighting a major role of local dispersal. Third, weed diversity at field margins increased with organic field cover in the landscape, pointing out massive regional dispersal. Fourth, while both local and landscape dispersal explained up to 41% of field core weed diversity, crop type strongly modulated their strength, depicting an intense filtering effect by agricultural management. This study sheds new light on the complex multi-scale interactions shaping weed diversity, field margins playing a key role by strengthening regional dispersal and sustaining local dispersal. Land-sharing strategies improving habitat heterogeneity both locally and regionally should largely promote agroecosystem multifunctionality and sustainability.

Published
2020
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3. Ecological Specialization and Rarity of Arable Weeds: Insights from a Comprehensible Survey in France

Author

François Munoz, Jonathan Storkey, Sabrina Gaba, Vincent Bretagnolle, Christine Plumejeaud, Laura Armengot, Guillaume Fried, Joël Chadoeuf, Cyrille Violle, Lucie Mahaut, Bérenger Bourgeois, Laboratoire d'Ecologie Alpine (LECA ), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Laboratoire de santé des végétaux (LSV), Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail (ANSES), Research Institute of Organic Agriculture - Forschungsinstitut für biologischen Landbau (FiBL), Agroécologie [Dijon], Université de Bourgogne (UB)-AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), LTSER «Zone Atelier Plaine & Val de Sevre» [France], Centre d'Études Biologiques de Chizé - UMR 7372 (CEBC), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de La Rochelle (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de La Rochelle (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de La Rochelle (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Génétique et Amélioration des Fruits et Légumes (GAFL), Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE), Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), LIttoral ENvironnement et Sociétés - UMRi 7266 (LIENSs), Université de La Rochelle (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Rothamsted Research, French Foundation for Research on Biodiversity (FRB, ANR-13-AGRO-0001,AGROBIOSE,Biodiversité et services écosystémiques en agro-écosystèmes céréaliers intensifs : utilisation des concepts de l'agro-écologie pour atteindre les objectifs ECOPHYTO 2018(2013), European Project: 639706,H2020,ERC-2014-STG,CONSTRAINTS(2015), Laboratoire de santé des végétaux (LSV Angers), Laboratoire de la santé des végétaux (LSV), Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail (ANSES)-Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail (ANSES), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-La Rochelle Université (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-La Rochelle Université (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), La Rochelle Université (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro - Montpellier SupAgro, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), LIttoral ENvironnement et Sociétés (LIENSs), La Rochelle Université (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC)

Subjects
0106 biological sciences, arable fields, Arable fields, Sampling strategies, Plant Science, life form, Generalist and specialist species, 010603 evolutionary biology, 01 natural sciences, species pool, Article, specialization, open habitats, Open habitats, Ecosystem diversity, Temporal scales, biodiversity decline, Ecology, Evolution, Behavior and Systematics, 2. Zero hunger, Biodiversity decline, Ecology, Species pool, Botany, 04 agricultural and veterinary sciences, 15. Life on land, sampling strategies, Production systems, Taxon, Geography, Habitat, QK1-989, [SDE]Environmental Sciences, Biodiversity and ecosystem services, 040103 agronomy & agriculture, 0401 agriculture, forestry, and fisheries, Conservation status, Life form, Arable land, Weed, Specialization
Abstract

The definition of &ldquo, arable weeds&rdquo, remains contentious. Although much attention has been devoted to specialized, segetal weeds, many taxa found in arable fields also commonly occur in other habitats. The extent to which adjacent habitats are favorable to the weed flora and act as potential sources of colonizers in arable fields remains unclear. In addition, weeds form assemblages with large spatiotemporal variability, so that many taxa in weed flora are rarely observed in plot-based surveys. We thus addressed the following questions: How often do weeds occur in other habitats than arable fields? How does including field edges extend the taxonomic and ecological diversity of weeds? How does the weed flora vary across surveys at different spatial and temporal scales? We built a comprehensive dataset of weed taxa in France by compiling weed flora, lists of specialized segetal weeds, and plot-based surveys in agricultural fields, with different spatial and temporal coverages. We informed life forms, biogeographical origins and conservation status of these weeds. We also defined a broader dataset of plants occupying open habitats in France and assessed habitat specialization of weeds and of other plant species absent from arable fields. Our results show that many arable weeds are frequently recorded in both arable fields and non-cultivated open habitats and are, on average, more generalist than species absent from arable fields. Surveys encompassing field edges included species also occurring in mesic grasslands and nitrophilous fringes, suggesting spill-over from surrounding habitats. A total of 71.5% of the French weed flora was not captured in plot-based surveys at regional and national scales, and many rare and declining taxa were of Mediterranean origin. This result underlines the importance of implementing conservation measures for specialist plant species that are particularly reliant on arable fields as a habitat, while also pointing out biotic homogenization of agricultural landscapes as a factor in the declining plant diversity of farmed landscapes. Our dataset provides a reference species pool for France, with associated ecological and biogeographical information.

Published
2020
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4. Ecology for Sustainable and Multifunctional Agriculture

Author

Brice Giffard, Camille Coux, Mickaël Hedde, Vincent Bretagnolle, Marine Zwicke, Stéphanie Aviron, Franck Jabot, Jane Lecomte, Sabrina Gaba, Denis Couvet, Antoine Gardarin, Séverine Piutti, Sébastien Barot, Paul Miguet, Antoine Le Gal, Adrien Rusch, Bérenger Bourgeois, Sébastien Bonthoux, Alan Vergnes, Anne Bonis, Audrey Alignier, Manuel Blouin, Rui Catarino, Centre d'Études Biologiques de Chizé - UMR 7372 (CEBC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de La Rochelle (ULR), SAD Paysage (SAD Paysage), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-AGROCAMPUS OUEST, Institut d'écologie et des sciences de l'environnement de Paris (IEES), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Agroécologie [Dijon], Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Bourgogne (UB)-AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC), Ecologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécosystèmes (ECOSYS), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-AgroParisTech, Université Paris-Saclay, Laboratoire d'ingénierie pour les systèmes complexes (UR LISC), Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE), Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École pratique des hautes études (EPHE)-Université de Montpellier (UM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UM3), Ecosystèmes, biodiversité, évolution [Rennes] (ECOBIO), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Géographie Physique et Environnementale (GEOLAB), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Sciences de l'Homme et de la Société (IR SHS UNILIM), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 (UBP)-Université Clermont Auvergne (UCA), Cités, Territoires, Environnement et Sociétés (CITERES), Université de Tours-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Agronomie, AgroParisTech-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Bordeaux Sciences Agro, Université de Bordeaux, Ecologie Systématique et Evolution (ESE), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-AgroParisTech-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Unité de recherche Plantes et Systèmes de Culture Horticoles (PSH), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Laboratoire Agronomie et Environnement (LAE), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Lorraine (UL), Unité Mixte de Recherche en Santé Végétale (INRA/ENITA) (UMR SAVE), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-École Nationale d'Ingénieurs des Travaux Agricoles - Bordeaux (ENITAB)-Institut des Sciences de la Vigne et du Vin (ISVV), UPEC, Institute of Ecology and Environmental Sciences of Paris – UMR7618, Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12), Centre d'Ecologie et des Sciences de la COnservation (CESCO), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-La Rochelle Université (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'écologie et des sciences de l'environnement de Paris (iEES), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Université de Rennes (UR)-Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR), Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 (UBP)-Institut Sciences de l'Homme et de la Société (IR SHS UNILIM), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Clermont Auvergne (UCA), Université de Tours (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Unité Mixte de Recherche en Santé Végétale (INRA/ENITA) (UMRSV), Institut d'écologie et des sciences de l'environnement de Paris (iEES Paris), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM), Université de Rennes (UNIV-RENNES), Ecole Nationale Supérieure de la Nature et du Paysage (ENSNP), Institut National des Sciences Appliquées - Centre Val de Loire (INSA CVL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), AgroParisTech, Bordeaux Sciences Agro [Gradignan], Ecole Nationale Supérieure des Sciences Agronomiques de Bordeaux-Aquitaine (Bordeaux Sciences Agro), Centre d'Études Biologiques de Chizé - UMR 7372 ( CEBC ), Université de La Rochelle ( ULR ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), USC 1339, INRA, Villiers en Bois, Centre d'Etudes Biologiques de Chizé, SAD Paysage ( SAD Paysage ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -AGROCAMPUS OUEST, Institut d'écologie et des sciences de l'environnement de Paris ( IEES ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 ( UPEC UP12 ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Université de Bourgogne ( UB ) -AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement-Université Bourgogne Franche-Comté ( UBFC ), Ecologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécosystèmes ( ECOSYS ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -AgroParisTech, Université Paris Saclay, UR LISC, Centre de Clermont-Ferrand, Institut National de Recherche en Sciences et Technologies pour l'Environnement et l'Agriculture ( IRSTEA ), UMR 5175 CEFE, (CNRS, UM UPVM3, EPHE, IRD)MontpellierFrance, Université Paul Valéry (Montpellier 3), UMR 6553 ECOBIO, CNRS, Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ), UMR 7324 CITERES, INSA Centre Val de Loire, Ecole de la Nature et du Paysage, Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Centre d’Etudes Biologiques de Chizé, UMR7372, CNRS, Université de La Rochelle ( ULR ), Ecologie Systématique et Evolution ( ESE ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -AgroParisTech-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Unité de recherche Plantes et Systèmes de Culture Horticoles ( PSH ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ), Laboratoire Agronomie et Environnement ( LAE ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Université de Lorraine ( UL ), Unité Mixte de Recherche en Santé Végétale (INRA/ENITA) ( UMR SAVE ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -École Nationale d'Ingénieurs des Travaux Agricoles - Bordeaux ( ENITAB ) -Institut des Sciences de la Vigne et du Vin (ISVV), Université Paris-Est Créteil ( UPEC ), Centre d'Ecologie et des Sciences de la COnservation ( CESCO ), Muséum National d'Histoire Naturelle ( MNHN ) -Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), La Rochelle Université (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Centre d'Etudes Biologiques de Chizé [France] (USC 1339 INRA), Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-École pratique des hautes études (EPHE), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de La Rochelle (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), AGROCAMPUS OUEST, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Université de Bourgogne (UB)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR)-Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES), Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 (UBP)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Université Clermont Auvergne (UCA)-Institut Sciences de l'Homme et de la Société (IR SHS UNILIM), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Tours, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud]), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Tours (UT)

Subjects
0106 biological sciences, [SDV]Life Sciences [q-bio], Socio-ecological systems, Biotic interactions, Ecological intensification, 010603 evolutionary biology, 01 natural sciences, 12. Responsible consumption, Ecosystem services, Agricultural productivity, Agroecology, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 2. Zero hunger, [ SDV ] Life Sciences [q-bio], Intensive farming, Ecology, business.industry, Eco-evolutionary dynamics, Landscape heterogeneity, 04 agricultural and veterinary sciences, 15. Life on land, Ecological network, 13. Climate action, Agriculture, Sustainability, [SDE]Environmental Sciences, 040103 agronomy & agriculture, 0401 agriculture, forestry, and fisheries, Business, Green Revolution
Abstract

[Departement_IRSTEA]Territoires [ADD1_IRSTEA]Dynamique et fonctionnement des écosystèmesChapter 1; International audience; The Green Revolution and the introduction of chemical fertilizers, synthetic pesticides and high yield crops had enabled to increase food production in the mid and late 20th. The benefits of this agricultural intensification have however reached their limits since yields are no longer increasing for many crops, negative externalities on the environment and human health are now recognized and economic inequality between farmers have increased. Agroecology has been proposed to secure food supply with fewer or lower negative environmental and social impacts than intensive agriculture. Agroecology principles are based on the recognition that biodiversity in agroecosystems can provide more than only food, fibre and timber. Hence, biodiversity and its associated functions, such as pollination, pest control, and mechanisms that maintain or improve soil fertility, may improve production efficiency and sustainability of agroecosystems. Although appealing, promoting ecological-based agricultural production is not straightforward since agroecosystems are socio-ecosystems with complex interactions between the ecological and social systems that act at different spatial and temporal scales. To be operational, agroecology thus requires understanding the relationships between biodiversity, functions and management, as well as to take into account the links between agriculture, ecology and the society. Here we review current knowledge on (i) the effect of landscape context on biodiversity and ecosystem functions and (ii) trophic and non-trophic interactions in ecological networks in agroecosystems. In particular, many insights have been made these two previous decades on (i) the interacting effects of management and landscape characteristics on biodiversity, (ii) the crucial role of plant diversity in delivering multiple services and (iii) the variety of ecological belowground mechanisms determining soil fertility in interaction with aboveground processes. However, we also pinpointed the absence of consensus on the effects of landscape heterogeneity on biodiversity and the need for a better mechanistic understanding of the effects of landscape and agricultural variables on farmland food webs and related services. We end by proposing new research avenues to fill knowledge gaps and implement agroecological principles within operational management strategies.

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2018
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