Jochem B. Evers, Wopke van der Werf, Noémie Gaudio, Jean-Louis Durand, Gaëtan Louarn, Philippe Hinsinger, Eric Justes, Abraham J. Escobar-Gutiérrez, Hélène Marrou, Sébastien Saint-Jean, Jacques Eric Bergez, Sebastian Munz, Christophe Pradal, Pierre Casadebaig, Ela Frak, Marie Launay, Loïc Pagès, Frédéric Gérard, Romain Barillot, Didier Combes, Nathalie Colbach, AGroécologie, Innovations, teRritoires (AGIR), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Unité de Recherche Pluridisciplinaire Prairies et Plantes Fourragères (P3F), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Wageningen University and Research Centre [Wageningen] (WUR), Ecologie fonctionnelle et biogéochimie des sols et des agro-écosystèmes (UMR Eco&Sols), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), 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), University of Hohenheim, UE Agroclim (UE AGROCLIM), Fonctionnement et conduite des systèmes de culture tropicaux et méditerranéens (UMR SYSTEM), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Centre International de Hautes Etudes Agronomiques Méditerranéennes - Institut Agronomique Méditerranéen de Montpellier (CIHEAM-IAMM), Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM)-Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Unité de recherche Plantes et Systèmes de Culture Horticoles (PSH), Amélioration génétique et adaptation des plantes méditerranéennes et tropicales (UMR AGAP), Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro), Scientific Data Management (ZENITH), Laboratoire d'Informatique de Robotique et de Microélectronique de Montpellier (LIRMM), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Sophia Antipolis - 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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)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Inria Sophia Antipolis - Méditerranée (CRISAM), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre International de Hautes Etudes Agronomiques Méditerranéennes - Institut Agronomique Méditerranéen de Montpellier (CIHEAM-IAMM), Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM)-Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), and URP3F, INRAE, Lusignan, France
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 modeling 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. 3) Crop models are mainly used to address issues related to crop mixtures management and to the integration of crop mixtures into larger scales such as the rotation, whereas 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., Comment: 42 pages, 5 figures