1. DynACof: A process-based model to study growth, yield and ecosystem services of coffee agroforestry systems
- Author
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Eric J. Alfaro, Hugo G. Hidalgo, Denis Loustau, Pablo Imbach, Céline Blitz-Frayret, Rémi Vezy, Olivier Roupsard, Selena Georgiou, Fabien Charbonnier, Mathias Christina, Peter Lehner, Guerric Le Maire, Botanique et Modélisation de l'Architecture des Plantes et des Végétations (UMR AMAP), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Ecologie fonctionnelle et biogéochimie des sols et des agro-écosystèmes (UMR Eco&Sols), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-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), Agroécologie et Intensification Durables des cultures annuelles (Cirad-Persyst-UPR 115 AIDA), Département Performances des systèmes de production et de transformation tropicaux (Cirad-PERSYST), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad), Centro Agronomico Tropical de Investigacion y Ensenanza (CATIE), El Colegio de la Frontera Sur, Cafetalera Aquiares, Interactions Sol Plante Atmosphère (ISPA), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Supérieure des Sciences Agronomiques de Bordeaux-Aquitaine (Bordeaux Sciences Agro), ANR-13-AGRO-0005,MACACC,Modélisation pour l'accompagnement des ACteurs, vers l'Adaptation des Couverts pérennes ou agroforestiers aux Changements globaux(2013), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-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), Département Systèmes Biologiques (Cirad-BIOS), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-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), Agroécologie et Intensification Durables des cultures annuelles (UPR AIDA), ECOSUR Unidad Chetumal, EI Colegio de la Frontera Sur (ECOSUR), Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología [Mexico] (CONACYT)-Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología [Mexico] (CONACYT), Interactions Sol Plante Atmosphère (UMR ISPA), Ecole Nationale Supérieure des Sciences Agronomiques de Bordeaux-Aquitaine (Bordeaux Sciences Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), and 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)
- Subjects
Canopy ,010504 meteorology & atmospheric sciences ,F62 - Physiologie végétale - Croissance et développement ,Coffea ,Agroforesterie ,[SDV.BID.SPT]Life Sciences [q-bio]/Biodiversity/Systematics, Phylogenetics and taxonomy ,01 natural sciences ,7. Clean energy ,Erythrina poeppigiana ,Ecosystem services ,Water balance ,santé des plantes ,Coffee agroforestry ,Crop model ,Agroforestry systems ,2. Zero hunger ,biology ,U10 - Informatique, mathématiques et statistiques ,Agroforestry ,Ecological Modeling ,04 agricultural and veterinary sciences ,Coffea arabica ,[SDV.BV.BOT]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology/Botanics ,Rendement des cultures ,Plant-to-plot scale ,Costa Rica ,Environmental Engineering ,Climate change ,Sensible heat ,MAESPA ,[SDV.EE.ECO]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Ecosystems ,0105 earth and related environmental sciences ,Modélisation des cultures ,Shade tree ,Primary production ,Modèle de simulation ,15. Life on land ,biology.organism_classification ,services écosystémiques ,13. Climate action ,040103 agronomy & agriculture ,0401 agriculture, forestry, and fisheries ,Environmental science ,GPP ,[SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology ,Software - Abstract
The DynACof model was designed to model coffee agroforestry systems and study the trade-offs to e.g. optimize the system facing climate changes. The model simulates net primary productivity (NPP), growth, yield, mortality, energy and water balance of coffee agroforestry systems according to shade tree species and management. Several plot-scale ecosystem services are simulated by the model, such as production, canopy cooling effect, or potential C sequestration. DynACof uses metamodels derived from a detailed 3D process-based model (MAESPA) to account for complex spatial effects, while running fast. It also includes a coffee flower bud and fruit cohort module to better distribute fruit carbon demand over the year, a key feature to obtain a realistic competition between sinks. The model was parameterized and evaluated using a highly comprehensive database on a coffee agroforestry experimental site in Costa Rica. The fluxes simulated by the model were close to the measurements over a 5-year period (nRMSE = 26.27 for gross primary productivity; 28.22 for actual evapo-transpiration, 53.91 for sensible heat flux and 15.26 for net radiation), and DynACof satisfactorily simulated the yield, NPP, mortality and carbon stock for each coffee organ type over a 35-year rotation. Agence Nationale de la Recherche/[ANR-13-AGRO-0005]/ANR/Francia Montpellier Bioinformatics Biodiversity/[ANR-10-LABX-0004]/MBB/Francia UCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Básicas::Centro de Investigaciones Geofísicas (CIGEFI) UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela de Física
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- 2020
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