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Knowledge on sustainable grassland management is available in the large body of literature. However, it is unclear where to look for it, and what is really relevant to the many interrelated challenges of sustainable grassland management. This special issue illustrates options to fill some of those gaps. This editorial introduces the Special Issue entitled “Grassland Management for Sustainable Agroecosystems”. Two review articles deal with (i) concepts for monitoring grassland degradation (by Tiscornia et al. Agronomy 2019, 9, 239) and (ii) impacts of alternative management practices and disturbances (by Wagle and Gowda et al. Agronomy 2018, 8, 300). One paper (by Steiner et al. Agronomy 2019, 9, 699). summarized a series of papers of the special issue. Other topics covered include four main aspects: (I) Landscape features (Ravetto Enri et al. Agronomy 2019, 9, 333), two papers by Northup et al. Agronomy 2019, 9, 329, Northup et al. Agronomy 2019, 9, 281, and Ma et al. Agronomy 2019, 9, 238; (II) climate (Zhou et al. Agronomy 2019, 9, 219, Starks et al. Agronomy 2019, 9, 235, and Moinet et al. Agronomy 2019, 9, 124); (III) soil fertility (Franzluebbers et al. Agronomy 2019, 9, 204, Poblete-Grant et al. Agronomy 2019, 9, 191); and (IV) one on modeling (Puche et al. Agronomy 2019, 9, 183). Two additional papers are from Andueza et al. Agronomy 2019, 9, 273 (on the feed value of barn-dried hay) and Úbeda et al. Agronomy 2019, 9, 340 (on the role of prescribed burns).

This study describes how management of grasslands is included in the Organizing Carbon and Hydrology in Dynamic Ecosystems (ORCHIDEE) process-based ecosystem model designed for large-scale applications, and how management affects modeled grassland–atmosphere CO2 fluxes. The new model, ORCHIDEE-GM (grassland management) is enabled with a management module inspired from a grassland model (PaSim, version 5.0), with two grassland management practices being considered, cutting and grazing. The evaluation of the results from ORCHIDEE compared with those of ORCHIDEE-GM at 11 European sites, equipped with eddy covariance and biometric measurements, shows that ORCHIDEE-GM can realistically capture the cut-induced seasonal variation in biometric variables (LAI: leaf area index; AGB: aboveground biomass) and in CO2 fluxes (GPP: gross primary productivity; TER: total ecosystem respiration; and NEE: net ecosystem exchange). However, improvements at grazing sites are only marginal in ORCHIDEE-GM due to the difficulty in accounting for continuous grazing disturbance and its induced complex animal–vegetation interactions. Both NEE and GPP on monthly to annual timescales can be better simulated in ORCHIDEE-GM than in ORCHIDEE without management. For annual CO2 fluxes, the NEE bias and RMSE (root mean square error) in ORCHIDEE-GM are reduced by 53% and 20%, respectively, compared to ORCHIDEE. ORCHIDEE-GM is capable of modeling the net carbon balance (NBP) of managed temperate grasslands (37 ± 30 gC m−2 yr−1 (P < 0.01) over the 11 sites) because the management module contains provisions to simulate the carbon fluxes of forage yield, herbage consumption, animal respiration and methane emissions.

National audience

Can emerging technologies improve the modelling of grass growth?. 2017 EFITA WCCA Congress. European conference dedicated to the future use of ICT in the agri - food sector, bioresource and biomass sector

International audience; Grassland based systems offer farmers the three pillars of sustainability: economic, environmental and social. Two reasons are proposed for Europe to remerge with a better focus on grazed grass and grazing system efficiency; (1) the economic and demographic situation is rapidly changing in the world, and (2) environment sustainability can no longer be comprised. Economic success in grazing systems is defined by pasture utilisation which, in turn is positively affected by pasture availability and stocking rate (cows/ha) and negatively affected by the amount of feed purchased. Success in this regard will need to build on that principle by growing and utilising more grass per hectare, converting the grass as efficiently as possible into saleable product with a labour and capital efficient system of milk production. The objective of this paper is to outline the reasons for why grazed grass in the cow’s diet should be increased and to discuss how such an increase can be achieved.

The mountainous regions of Auvergne tend to be thought of as protected areas. However, they are also zones of agricultural production. We explored the trade-off between agricultural production and environmental quality in a municipality, Condat-les-Montboissier, located in the Livradois-Forez Regional Natural Park We did so by evaluating the ecosystem services provided by pastures, which were described using a classification system. In this system, pastures were assigned to one of four categories depending on the nature of the trade-off they exhibited between agricultural services and ecosystem regulating services. These categories were often associated with certain environmental contraints and land management practices. However, pastures that render both agricultural and regulating services are found in all types of systems; such pastures fall in the "approaching effective ecological intensification" category. Describing farms based on this trade-off also revealed that a farm's ability to use both types of services was tied to the proportion of permanent pastures making up its main fodder area., L'évaluation des services écosystémiques fournis par les prairies sur le territoire d'une petite commune de moyenne montagne est réalisée à l'aide d'une typologie multifonctionnelle des prairies. Les résultats sont mis en relation avec les caractéristiques du milieu, les pratiques des agriculteurs et les systèmes de production.Les services écosystémiques fournis par les prairies dans une commune d'Auvergne ont été estimés à l'aide de la typologie des prairies AOP du Massif central. A partir de cette estimation, les prairies ont été réparties en 4 classes selon leur niveau de compromis entre services de production et de régulation. Ces classes sont souvent associées à des contraintes du milieu et à des modes de gestion. Cependant, les prairies fournissant à la fois des services de production et de régulation, définies comme "Proches de l'intensification écologique", sont présentes dans tous les types de systèmes. Une caractérisation des exploitations selon ces services montre aussi que leur façon d'y répondre est liée à la proportion de prairies permanentes dans la surface fourragère.

Face aux défis alimentaires et environnementaux de demain, les prairies possèdent de sérieux atouts qui s'expriment surtout grâce aux ruminants qui les valorisent. Ce rôle nourricier des prairies et donc leur place dans les systèmes d'élevage doit être maintenu, voire renforcé, afin de pérenniser leur place dans les territoires et de mieux encore exprimer leur multifonctionnalité reconnue. Il convient à la lumière des acquis récents de revisiter les moyens et les méthodes favorables à un accroissement de la productivité des prairies et surtout à une amélioration de leur valorisation par les ruminants, mais ceci dans un contexte ambitieux de développement durable. La fertilisation minérale et les engrais organiques disponibles grâce à l'élevage restent des facteurs de productivité essentiels, pour lesquels l'efficacité sera renforcée grâce à l'utilisation judicieuse de doses limitées. Les associations avec légumineuses et plus largement les prairies multispécifiques doivent être stimulées par des pratiques volontaristes qui restent dans certains cas à mieux définir. Au-delà des récoltes par fauche plus faciles à maîtriser, les clefs d'une meilleure valorisation de l'herbe produite par le pâturage reposent sur une attitude opportuniste de l'éleveur, une exigence maîtrisée vis-à-vis de l'animal. Les règles de gestion anticipée sont bien décrites et doivent permettre une meilleure efficacité globale des systèmes herbagers. Face à ces ambitions renouvelées, la motivation des éleveurs reste une impérieuse nécessité., Recent research has identified possible ways of optimizing grassland yield and its utilization by ruminants in a way to promote sustainable development. Mineral and organic fertilizers are essential for grass production, and in this case their efficiency was increased when used in small doses. Mixed leys featuring legumes and different grass species must be encouraged. Beyond harvested forage, which is easier to manage, the keys for optimizing grassland utilization as pasture involve i) encouraging farmers to manage pasture in a way that is adapted to grass growth and ii) achieving the right balance between optimization of grass utilization and individual animal performance. Rules are reviewed for planning grassland management in a way to improve the efficiency of grass-based systems.

Au cours des deux dernières décennies, de nombreux travaux conduits par les différents organismes de Recherche et de Développement en France et à l'étranger ont permis la mise au point d' indicateurs, de méthodes d'outils d'aide à la conduite des prairies et du pâturage. Les principaux objectifs de ces outils sont d'aider les éleveurs à mieux maîtriser l'exploitation de l'herbe, ainsi que de sécuriser les prises de décision notamment lors d'aléas climatiques. Le succès de ces outils tactiques ou stratégiques d'aide à la valorisation du pâturage repose sur la rapidité d'utilisation et la convivialité. Les outils récemment développés (Herb'Evol, Patur'Pian) ont aussi l'avantage d'être dynamiques et permettent des simulations pour mieux anticiper et étudier les conséquences en chaîne d'une décision. Pour les zones où la prairie permanente est majoritaire, les typologies des prairies et l'analyse fonctionnelle des végétations permettent d'approcher la productivité des prairies et les dates optimales d'utilisation grâce aux sommes de températures. Les outils Herb'type et Herb'âge permettent la mise en oeuvre de ces concepts sur le terrain. Néanmoins, l' utilisation de tous ces outils nécessite au préalable une connaissance et un recul suffisants sur la conduite du système fourrager, des prairies et du pâturage, d'où les opérations de communication et les nombreux guides pratiques. Tous ces outils ont aussi l'avantage de faciliter l'échange sur la conduite de l' herbe entre le conseiller et l'éleveur, mais aussi entre éleveurs lors de formations., Extensive trials carried out by Research and Development organizations have contributed to developing new indicators, methods and tools for managing grassland and pasture land, as reviewed below. These tools are aimed at helping farmers manage grassland in a more efficient way, and aiding the decision-making process, in particular when farmers are faced with adverse weather conditions. These tactical and strategic tools are fast and easy to use, allowing for successful implementation. The latest tools to be developed can be used to carry out simulations in order to better anticipate consequences when making a decision. Grassland typology and functional analysis of vegetation help determine permanent grassland productivity and optimal period of utilization. Informative campaigns and instruction guides provide the necessary skills required for using these tools, which have the advantage of facilitating exchanges on the topic of grassland management.

La dynamique de production et la valeur nutritive de 75 prairies représentatives des différents usages dans les systèmes fourragers ont été étudiées. L’analyse de la composition en graminées de ces prairies a permis de définir 5 groupes dont 4 dominés par des graminées de milieu fertile. Le cinquième est dominé par des graminées de milieu peu fertile à stratégie de conservation des nutriments, avec une phénologie plus tardive, une croissance plus lente et une valeur nutritive plus faible en début de printemps mais qui diminue moins vite que celle des 4 autres groupes. La proportion de légumineuses, bien que faible dans ces prairies du Massif central, influence positivement leur valeur nutritive et sa stabilité au printemps. Ces nouvelles références ont permis de quantifier les potentiels agronomiques et fourragers des types de prairies définis dans la typologie multifonctionnelle des prairies du Massif central., Optimising the use of permanent grassland to feed herds requires determining its productivity and nutritional value, and gaining a better understanding of determining factors in connection with botanical composition. To this end, the production dynamics and nutritional value of 75 grassland areas were studied. All 75 grassland areas are representative of the different uses of grassland in deity farming in the Massif Central. The grassland areas were divided into five groups: 4 groups essentially composed of grass species growing in fertile soil and one group essentially composed of grass species growing in infertile soil, and involving a nutrient conservation strategy In the beginning of the spring the nutritional value of this last group was lower than that of the four other groups, but this value decreased at a lower rate over time. The proportion of legumes, which was rather low, improved nutritional value and stability throughout the spring in these grassland areas. This new data made it possible to quantify the agronomic and foraging potential of the types of grassland defined within the multifunctional typology of grassland in the Massif Central.

Il est maintenant largement reconnu que les écosystèmes prairiaux rendent une large gamme de services, même s’ils ne sont pas toujours considérés à leur juste valeur. Cet article identifie les atouts des systèmes herbagers pour faire face aux enjeux actuels. En adoptant une approche multifonctionnelle, il devient possible de concilier bénéfices environnementaux et services de production. De plus, des opportunités nouvelles peuvent émerger en intégrant le rôle fonctionnel de la biodiversité dans le raisonnement des pratiques de gestion. Ainsi, l’élaboration d’un modèle de développement qui concilie les services de façon harmonieuse, est à construire. Une nouvelle expertise, multidisciplinaire et impliquant les acteurs du territoire et les bénéficiaires des services produits, devra être développée.

La typologie multifonctionnelle recense 60 types de prairies organisés dans une clé générale (www.prairies-aop.net) et décrits à partir de relevés botaniques et de la bibliographie. Suite au programme PRAIRIES AOP, une version simplifiée à la demande des acteurs décrit les 23 types les plus couramment rencontrés dans les exploitations laitières des zones AOP du Massif central : potentiels agroécologiques, services rendus (agronomiques, écologiques et pour la qualité des fromages), dynamique de végétation, atouts et risques.... Cet article précise le contexte du développement d’un tel outil en lien avec les enjeux de la filière fromage AOP Massif central, décrit la démarche mise en oeuvre et les choix méthodologiques effectués., Acquiring in-depth knowledge of the agronomic and ecological potential of grassland is a valuable prerequisite for meeting the challenges dairy systems are faced with. The multifunctional typology presented in this article offers an overview of the aptitudes of grassland to render services and provides sound arguments for discussion with livestock farmers when it comes to the question of adapting their practices. This multifunctional typology lists and describes 60 types of grassland ranked as levels on the basis of a general identification key. In the wake of the Prairies AOP Scheme, a simplified version has been issued, including an in-depth description of the 23 main types of grassland observed in dairy systems in the AOP-certified geographical areas of the MassifCentral : agro-ecological potential, rendered service (agronomic, ecological and quality of dairy products), vegetation dynamics, advantages and risks. The strategy which was implemented, the selected methodologies and the benefits of such a tool in connection with the challenges faced by the AOP-certified dairy systems in the Massif Central are described.

La complémentarité entre les productions céréalières (sensu lato) et les productions fourragères liées à l’élevage est un levier majeur de gestion de la flore adventice, par la diversification des successions culturales qu’elle permet. Cet article synthétise les connaissances actuelles sur les effets sur la flore de l’insertion de prairies temporaires dans les successions céréalières, sur la base d’une étude bibliographique et de travaux menés en France. Les relevés de flore en parcelle agricole et les expérimentations en station convergent pour démontrer l’effet précédent répressif des prairies temporaires (en particulier la luzerne) sur de nombreuses espèces adventices très problématiques dans les systèmes céréaliers. Les prairies temporaires peuvent favoriser certaines espèces, mais peu problématiques en grandes cultures : espèces à port rampant ou en rosette, à cycle court, peu compétitives, ou espèces vivaces perturbées par les travaux du sol pendant les phases de la succession de cultures annuelles. Une enquête sur les pratiques des agriculteurs de la Zone Atelier « Plaine & Val de Sèvre » a montré que la diversification des successions par des cultures fourragères et des légumineuses permet de concilier la réduction de la dépendance aux herbicides, la réduction desimpacts environnementaux, la réduction des consommations d’énergie à l’échelle du système, et la rentabilité économique., Combining grain crops and forage crops within a given cropping system is a great lever for managing weeds. This paper sums up current knowledge about the effect of perennial forage crops on weeds, based on a literature review and results from field surveys and experiments in France. All studies concur to demonstrate that temporary grasslands reduce the density of problematic weeds in subsequent annual crops. Some species with specific life traits (creeping or rosette morphologies, short cycles, and some perennials) might be favoured by temporary grasslands, but these species are either poorly competitive or sensitive to soil tillage that occurs during the succession phase of annual crops. Surveysin Western France showed that diversifying crop succession with perennial forage crops and legumes made it possible to reconcile reducing herbicide use, reducing environmental impacts and energy inputs, and maintaining economical profitability.

La gestion pastorale des milieux naturels nécessite de valoriser des ressources alimentaires et écologiques diversifiées, mais aussi de les pérenniser. Les méthodes de diagnostic pastoral, les démarches d'animation agri-environnementales et le contenu des plans de gestion sont autant d'éléments qui conditionnent la réussite des actions menées pour articuler production agricole et préservation de la biodiversité. L'expérience acquise dans 2 études nationales (dont une dans le cadre du programme DIVA2) et l'implication dans des situations de terrain concrètes permet : i) de dresser un bilan des Mesures Agri-Environnementales territorialisées (MAE-t) "Gestion pastorale" avec des propositions pour améliorer la pertinence technique des plans de gestion et ii) de proposer la démarche Patur'Ajuste qui repose sur l'explicitation des objectifs agri-environnementaux (notamment les attentes concernant les végétations), une programmation de la conduite, des observations des résultats obtenus et la formulation argumentée d'ajustements de pratiques ; elle permet aux éleveurs, techniciens d'élevage et gestionnaires de milieux de mettre en résonance milieux naturels et production agricole., The pastoral management of natural landscape involves promoting diversified and sustainable feed sources, as well as ecological resources. The experience gained from 2 national studies and its implications in concrete cases makes it possible to: 0 assess the results of territorial agri-environmental measures (MAE-t) 'Pastoral Management' and offer suggestions aimed at improving the technical relevance of management schemes and ii) prone the PATUR'AJUSTE scheme which is based on explicit agri-environmental objectives, their meaning where vegetation is concerned, a programmed strategy with regard to observations and results, suggested adjustments to practices, providing help for improving natural landscape management and agricultural production to livestock farmers, livestock technicians and all other stakeholders involved in environmental management.

La méthode est basée sur les contributions respectives de 5 types fonctionnels de graminées (TFG : A, B, b, C, D) à la végétation prairiale, et plus particulièrement sur la proportion des types A+B qui s’avère être un indicateur synthétique de la productivité des prairies. Ce mode de caractérisation des prairies a été mis en œuvre dans 8 élevages de l’Aubrac. L’analyse de la proportion de TFG A+B aux échelles de la parcelle et du système fourrager permet de mesurer le degré de spécialisation des végétations au sein d’une prairie (et selon son usage) et entre prairies, puis d’identifier et d’analyser les facteurs qui conditionnent cette diversité. Certains élevages présentent un faible contraste entre parcelles affectées à des usages différents mais une forte diversité intraparcellaire ; à l’opposé, d’autres élevages présentent de forts contrastes entre parcelles d’usages différents mais une faible diversité intraparcellaire., The method below helps analyze the function of perennial grassland in grass-based livestock farming systems by studying the relationship between environmental factors, farming practices and use value of grassland within the forage system. This method, based on the functional analysis of grassland, evaluates the individual contribution of 5 types of grasses (GFTs). Types A+B ratio appears to be a synthetic indicator of grassland productivity. Implementation in 8 livestock farms in the area of Aubrac showed that GFT A+B ratio, whether considered on a local (parcel of land) or global scale (forage system) made it possible to determine plant specialization levels within a single grassland field and among different grassland fields, as well as help identify and analyze the factors responsible for stimulating diversity. Different results were observed: on the one hand, minor differences between the different parcels (intended for different uses) but with a significant diversity within the parcels themselves, and on the other hand significant differences between the parcels but with only a low diversity within the parcels themselves.

We have set up a facility allowing steady state (CO2)-C-13 labeling of short stature vegetation (12m(2)) for several years. C-13 labelling is obtained by scrubbing the CO2 from outdoors air with a self- regenerating molecular sieve and by replacing it with C-13 depleted (-34.7 +/- 0.03 parts per thousand) fossilfuel derived CO2 The facility, which comprises 16 replicate mesocosms, allows to trace the fate of photosynthetic carbon in plant-soil systems in natural light and at outdoors temperature. This method was applied to the study of soil organic carbon turnover in temperate grasslands. We tested the hypothesis that a low disturbance by grazing and cutting of the grassland increases the mean residence time of carbon in coarse (> 0.2 mm) soil organic fractions. Grassland monoliths (0.5 x 0.5 x 0.4 m) were sampled from high and low disturbance treatments in a long-term (14 yrs) grazing experiment and were placed during two years in the mesocosms. During daytime, the canopy enclosure in each mesocosm was supplied in an open flow with air at mean CO2 concentration of 425 mu mol mol(-1) and delta C-13 of -21.5 +/- 0.27 parts per thousand. Fully labelled mature grass leaves reached a delta C-13 of -40.8 (+/- 0.93) and - 42.2 parts per thousand (+/- 0.60) in the low and high disturbance treatments, respectively, indicating a mean C-13 labelling intensity of 12.7 parts per thousand compared to unlabelled control grass leaves. After two years, the delta C-13 value of total soil organic matter above 0.2mm was reduced in average by 7.8% in the labelled monoliths compared to controls. The isotope mass balance technique was used to calculate for the top ( 0 - 10 cm) soil the fraction of C-13 labelled carbon in the soil organic matter above 0.2mm (i.e. roots, rhizomes and particulate organic matter). A first order exponential decay model fitted to the unlabelled C in this fraction shows an increase in mean residence time from 22 to 31 months at low compared to high disturbance. A slower decay of roots, rhizomes and particulate organic matter above 0.2mm is therefore likely to contribute to the observed increased in soil carbon sequestration in grassland monoliths exposed to low disturbance.