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Crop mixtures: does niche complementarity hold for belowground resources? An experimental test using rice genotypic pairs

Authors :
Brigitte Courtois
Nourollah Ahmadi
Hélène Fréville
Ilyas Bouhaba
Delphine Luquet
Cyrille Violle
Germain Montazeaud
Florian Fort
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)
Adaptation agroécologique et innovation variétale (Cirad-Bios-UPR 104 AIVA)
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)
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)
ProdInra, Migration
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-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)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)
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])
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)
Adaptation agroécologique et innovation variétale (UPR AIVA)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)
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)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)
European Project: 639706,H2020,ERC-2014-STG,CONSTRAINTS(2015)
Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UM3)-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 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)
Source :
Plant and Soil, Plant and Soil, Springer Verlag, 2018, 424 (1-2), pp.187-202. ⟨10.1007/s11104-017-3496-2⟩, Functional Ecology Conference / Journées d'Ecologie Fonctionnelle AnaEE France, Functional Ecology Conference / Journées d'Ecologie Fonctionnelle AnaEE France, Mar 2017, La Grande Motte, France, Plant and Soil, 2018, 424 (1-2), pp.187-202. ⟨10.1007/s11104-017-3496-2⟩, HAL
Publication Year :
2018
Publisher :
HAL CCSD, 2018.

Abstract

Aims: Genotypic mixtures have been receiving a growing interest as genetic diversity could increase crop productivity. Resource-use complementarity is an expected key underlying mechanism, provided that varieties in the mixture differ in resource-related traits, notably root traits. We aimed at examining how trait differences and resource-use complementarity drive biomass production of genotypic mixtures. Methods: Four rice (Oryza sativa) genotypes including two Near-Isogenic Lines only differing in root depth were grown in monoculture and in two-way mixtures in pots under two levels of phosphorus supply. We analyzed the relative difference between mixture biomass and the best monoculture biomass in relation to between-genotype phenotypic distance on ten resource-related traits. Results: Mixtures never outperformed the best monoculture. However, relative mixture productivity increased with increasing between-genotype distance in biovolume, specific leaf area and top soil root biomass. This was mainly driven by a “selection effect”: trait differences led to competitive ability differences and the dominant genotypes tended to gain more in mixture than the subdominant genotypes lost compared to monoculture. Conclusions: Rather than trying to minimize competition through resource-use complementarity, we argue that promoting interactions between genotypes that have different competitive abilities may be a more promising approach to design productive crop mixtures.

Details

Language :
English
ISSN :
0032079X and 15735036
Database :
OpenAIRE
Journal :
Plant and Soil, Plant and Soil, Springer Verlag, 2018, 424 (1-2), pp.187-202. ⟨10.1007/s11104-017-3496-2⟩, Functional Ecology Conference / Journées d'Ecologie Fonctionnelle AnaEE France, Functional Ecology Conference / Journées d'Ecologie Fonctionnelle AnaEE France, Mar 2017, La Grande Motte, France, Plant and Soil, 2018, 424 (1-2), pp.187-202. ⟨10.1007/s11104-017-3496-2⟩, HAL
Accession number :
edsair.doi.dedup.....e3f9fbbe37c09be99fcd7d292e018598
Full Text :
https://doi.org/10.1007/s11104-017-3496-2⟩