Published February 1, 2016
| Version v1
Publication
Open
Field-scale modeling of tree–crop interactions: Challenges and development needs
Creators
- 1. University of Bonn
- 2. World Agroforestry Centre
- 3. Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation
- 4. International Maize and Wheat Improvement Center
- 5. International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics
- 6. Toowoomba Hospital
- 7. Center for International Forestry Research
- 8. University of Nottingham Malaysia Campus
- 9. Bangor University
Description
Agroforestry has attracted considerable attention in recent years because of its potential to reduce poverty, improve food security, reduce land degradation and mitigate climate change. However, progress in promoting agroforestry is held back because decision-makers lack reliable tools to accurately predict yields from tree-crop mixtures. Amongst the key challenges faced in developing such tools are the complexity of agroforestry, including interactions between various system components, and the large spatial domains and timescales over which trees and crops interact. A model that is flexible enough to simulate any agroforestry system globally should be able to address competition and complementarity above and below ground between trees and crops for light, water and nutrients. Most agroforestry practices produce multiple products including food, fiber and fuel, as well as income, shade and other ecosystem services, all of which need to be simulated for a comprehensive understanding of the overall system to emerge. Several agroforestry models and model families have been developed, including SCUAF, HyPAR, Hi-SAFE/Yield-SAFE and WaNuLCAS, but as of 2015 their use has remained limited for reasons including insufficient flexibility, restricted ability to simulate interactions, extensive parameterization needs or lack of model maintenance. An efficient approach to improving the flexibility and durability of agroforestry models is to integrate them into a well-established modular crop modeling framework like APSIM. This framework currently focuses on field-scale crops and pastures, but has the capability to reuse or interoperate with existing models including tree, livestock and landscape models, it uses parameters that are intuitive and relatively easy to measure, and it allows scenario analysis that can include farm-scale economics. Various types of agroforestry systems are currently being promoted in many contexts, and the impacts of these innovations are often unclear. Rapid progress in reliable modeling of tree and crop performance for such systems is needed to ensure that agroforestry fulfills its potential to contribute to reducing poverty, improving food security and fostering sustainability.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
جذبت الحراجة الزراعية اهتمامًا كبيرًا في السنوات الأخيرة بسبب قدرتها على الحد من الفقر وتحسين الأمن الغذائي والحد من تدهور الأراضي والتخفيف من تغير المناخ. ومع ذلك، فإن التقدم في تعزيز الحراجة الزراعية يتباطأ لأن صانعي القرار يفتقرون إلى أدوات موثوقة للتنبؤ بدقة بالغلة من مخاليط محاصيل الأشجار. ومن بين التحديات الرئيسية التي تواجه تطوير هذه الأدوات تعقيد الحراجة الزراعية، بما في ذلك التفاعلات بين مكونات النظام المختلفة، والمجالات المكانية والجداول الزمنية الكبيرة التي تتفاعل فيها الأشجار والمحاصيل. يجب أن يكون النموذج المرن بما يكفي لمحاكاة أي نظام للحراجة الزراعية على مستوى العالم قادرًا على معالجة المنافسة والتكامل فوق وتحت الأرض بين الأشجار والمحاصيل للحصول على الضوء والمياه والمغذيات. تنتج معظم ممارسات الحراجة الزراعية منتجات متعددة بما في ذلك الغذاء والألياف والوقود، فضلاً عن الدخل والظل وخدمات النظام الإيكولوجي الأخرى، وكلها تحتاج إلى محاكاة لفهم شامل للنظام العام للظهور. تم تطوير العديد من نماذج الحراجة الزراعية والعائلات النموذجية، بما في ذلك SCUAF و HyPAR و Hi - SAFE/Yield - SAFE و WaNuLCAS، ولكن اعتبارًا من عام 2015 ظل استخدامها محدودًا لأسباب تشمل عدم كفاية المرونة أو القدرة المحدودة على محاكاة التفاعلات أو الاحتياجات الواسعة النطاق لتحديد المعايير أو عدم صيانة النموذج. يتمثل النهج الفعال لتحسين مرونة نماذج الحراجة الزراعية ومتانتها في دمجها في إطار نمذجة المحاصيل المعيارية الراسخة مثل APSIM. يركز هذا الإطار حاليًا على المحاصيل والمراعي الحقلية، ولكن لديه القدرة على إعادة الاستخدام أو التعاون مع النماذج الحالية بما في ذلك نماذج الأشجار والثروة الحيوانية والمناظر الطبيعية، ويستخدم معايير بديهية وسهلة القياس نسبيًا، ويسمح بتحليل السيناريوهات التي يمكن أن تشمل الاقتصاد على نطاق المزرعة. يتم حاليًا الترويج لأنواع مختلفة من أنظمة الحراجة الزراعية في العديد من السياقات، وغالبًا ما تكون آثار هذه الابتكارات غير واضحة. هناك حاجة إلى إحراز تقدم سريع في النمذجة الموثوقة لأداء الأشجار والمحاصيل لمثل هذه الأنظمة لضمان تحقيق الزراعة الحرجية لقدرتها على المساهمة في الحد من الفقر وتحسين الأمن الغذائي وتعزيز الاستدامة.Translated Description (French)
L'agroforesterie a attiré une attention considérable ces dernières années en raison de son potentiel pour réduire la pauvreté, améliorer la sécurité alimentaire, réduire la dégradation des terres et atténuer le changement climatique. Cependant, les progrès dans la promotion de l'agroforesterie sont freinés parce que les décideurs manquent d'outils fiables pour prédire avec précision les rendements des mélanges de cultures arboricoles. Parmi les principaux défis rencontrés dans le développement de tels outils figurent la complexité de l'agroforesterie, y compris les interactions entre les différentes composantes du système, et les vastes domaines spatiaux et échelles de temps sur lesquels les arbres et les cultures interagissent. Un modèle suffisamment flexible pour simuler tout système agroforestier à l'échelle mondiale devrait être en mesure de faire face à la concurrence et à la complémentarité au-dessus et au-dessous du sol entre les arbres et les cultures pour la lumière, l'eau et les nutriments. La plupart des pratiques agroforestières produisent de multiples produits, notamment des aliments, des fibres et des combustibles, ainsi que des revenus, de l'ombre et d'autres services écosystémiques, qui doivent tous être simulés pour qu'une compréhension globale du système global émerge. Plusieurs modèles et familles de modèles agroforestiers ont été développés, notamment SCUAF, HyPAR, Hi-SAFE/Yield-SAFE et WaNuLCAS, mais à partir de 2015, leur utilisation est restée limitée pour des raisons telles qu'une flexibilité insuffisante, une capacité limitée à simuler des interactions, des besoins de paramétrage étendus ou un manque de maintenance du modèle. Une approche efficace pour améliorer la flexibilité et la durabilité des modèles agroforestiers consiste à les intégrer dans un cadre de modélisation des cultures modulaires bien établi comme APSIM. Ce cadre se concentre actuellement sur les cultures et les pâturages à l'échelle du champ, mais il a la capacité de réutiliser ou d'interopérer avec les modèles existants, y compris les modèles d'arbres, d'élevage et de paysage, il utilise des paramètres intuitifs et relativement faciles à mesurer, et il permet l'analyse de scénarios pouvant inclure l'économie à l'échelle de la ferme. Divers types de systèmes agroforestiers sont actuellement promus dans de nombreux contextes, et les impacts de ces innovations sont souvent peu clairs. Des progrès rapides dans la modélisation fiable des performances des arbres et des cultures pour de tels systèmes sont nécessaires pour s'assurer que l'agroforesterie réalise son potentiel de contribution à la réduction de la pauvreté, à l'amélioration de la sécurité alimentaire et à la promotion de la durabilité.Translated Description (Spanish)
La agroforestería ha atraído una atención considerable en los últimos años debido a su potencial para reducir la pobreza, mejorar la seguridad alimentaria, reducir la degradación de la tierra y mitigar el cambio climático. Sin embargo, el progreso en la promoción de la agrosilvicultura se ve frenado porque los responsables de la toma de decisiones carecen de herramientas confiables para predecir con precisión los rendimientos de las mezclas de cultivos arbóreos Entre los desafíos clave que enfrenta el desarrollo de tales herramientas se encuentran la complejidad de la agrosilvicultura, incluidas las interacciones entre varios componentes del sistema, y los grandes dominios espaciales y escalas de tiempo en las que interactúan los árboles y los cultivos. Un modelo que sea lo suficientemente flexible como para simular cualquier sistema agroforestal a nivel mundial debería poder abordar la competencia y la complementariedad por encima y por debajo del suelo entre árboles y cultivos por la luz, el agua y los nutrientes. La mayoría de las prácticas agroforestales producen múltiples productos, incluidos alimentos, fibra y combustible, así como ingresos, sombra y otros servicios ecosistémicos, todos los cuales deben simularse para que surja una comprensión integral del sistema en general. Se han desarrollado varios modelos y familias de modelos agroforestales, incluidos SCUAF, HyPAR, Hi-SAFE/Yield-SAFE y WaNuLCAS, pero a partir de 2015 su uso se ha mantenido limitado por razones que incluyen flexibilidad insuficiente, capacidad restringida para simular interacciones, amplias necesidades de parametrización o falta de mantenimiento del modelo. Un enfoque eficiente para mejorar la flexibilidad y durabilidad de los modelos agroforestales es integrarlos en un marco de modelado de cultivos modular bien establecido como APSIM. Este marco se centra actualmente en los cultivos y pastos a escala de campo, pero tiene la capacidad de reutilizar o interoperar con los modelos existentes, incluidos los modelos de árboles, ganado y paisaje, utiliza parámetros intuitivos y relativamente fáciles de medir, y permite el análisis de escenarios que pueden incluir la economía a escala de granja. Actualmente se están promoviendo varios tipos de sistemas agroforestales en muchos contextos, y los impactos de estas innovaciones a menudo no están claros. Se necesita un rápido progreso en la modelización confiable del rendimiento de los árboles y los cultivos para dichos sistemas para garantizar que la agrosilvicultura cumpla con su potencial de contribuir a reducir la pobreza, mejorar la seguridad alimentaria y fomentar la sostenibilidad.Files
40689284.pdf.pdf
Files
(2.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:76a37de2edde6e56bbbf4138f9a53c72
|
2.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- النمذجة الميدانية لتفاعلات المحاصيل الشجرية: التحديات واحتياجات التنمية
- Translated title (French)
- Modélisation à l'échelle du terrain des interactions arbres-cultures : défis et besoins de développement
- Translated title (Spanish)
- Modelado a escala de campo de las interacciones árbol-cultivo: Retos y necesidades de desarrollo
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2175264394
- DOI
- 10.1016/j.agsy.2015.11.005
References
- https://openalex.org/W1004206312
- https://openalex.org/W123331015
- https://openalex.org/W1470517539
- https://openalex.org/W1494745316
- https://openalex.org/W1498217207
- https://openalex.org/W1505312312
- https://openalex.org/W1516400440
- https://openalex.org/W1529410829
- https://openalex.org/W1531008078
- https://openalex.org/W1560774689
- https://openalex.org/W1586111197
- https://openalex.org/W1589837753
- https://openalex.org/W1591064621
- https://openalex.org/W1600393891
- https://openalex.org/W1604835904
- https://openalex.org/W1838247979
- https://openalex.org/W1847181233
- https://openalex.org/W1887518813
- https://openalex.org/W1912115992
- https://openalex.org/W1965192547
- https://openalex.org/W1965997006
- https://openalex.org/W1966746236
- https://openalex.org/W1967797667
- https://openalex.org/W1969874572
- https://openalex.org/W1971620307
- https://openalex.org/W1973469700
- https://openalex.org/W1973481027
- https://openalex.org/W1974655800
- https://openalex.org/W1980443996
- https://openalex.org/W1980486108
- https://openalex.org/W1984671422
- https://openalex.org/W1985270451
- https://openalex.org/W1986583912
- https://openalex.org/W1990542331
- https://openalex.org/W1990615884
- https://openalex.org/W1992062711
- https://openalex.org/W1992667134
- https://openalex.org/W1993868472
- https://openalex.org/W1994975670
- https://openalex.org/W1995563871
- https://openalex.org/W1996237456
- https://openalex.org/W1997143308
- https://openalex.org/W1997497373
- https://openalex.org/W1998508938
- https://openalex.org/W1998706805
- https://openalex.org/W2000933665
- https://openalex.org/W2001737093
- https://openalex.org/W2005205381
- https://openalex.org/W2006183116
- https://openalex.org/W2008864533
- https://openalex.org/W2009643961
- https://openalex.org/W2015256415
- https://openalex.org/W2016025451
- https://openalex.org/W2017264504
- https://openalex.org/W201818493
- https://openalex.org/W2019622975
- https://openalex.org/W2019908750
- https://openalex.org/W2020858338
- https://openalex.org/W2022012127
- https://openalex.org/W2023920461
- https://openalex.org/W2024313144
- https://openalex.org/W2025130417
- https://openalex.org/W2025480710
- https://openalex.org/W2029438500
- https://openalex.org/W2031925862
- https://openalex.org/W2034900176
- https://openalex.org/W2035780014
- https://openalex.org/W2036123899
- https://openalex.org/W2036908963
- https://openalex.org/W2039325920
- https://openalex.org/W2040506778
- https://openalex.org/W2041878347
- https://openalex.org/W2042396358
- https://openalex.org/W2043307071
- https://openalex.org/W2044930887
- https://openalex.org/W2047566767
- https://openalex.org/W2048367155
- https://openalex.org/W2051262786
- https://openalex.org/W2051424332
- https://openalex.org/W2051529739
- https://openalex.org/W2051617870
- https://openalex.org/W2052219793
- https://openalex.org/W2053322474
- https://openalex.org/W2055378323
- https://openalex.org/W2056308570
- https://openalex.org/W2056800239
- https://openalex.org/W2056976134
- https://openalex.org/W2057699000
- https://openalex.org/W2058471952
- https://openalex.org/W2058674593
- https://openalex.org/W2061498028
- https://openalex.org/W2061835267
- https://openalex.org/W2063563722
- https://openalex.org/W2065905789
- https://openalex.org/W2068932138
- https://openalex.org/W2069215116
- https://openalex.org/W2069416671
- https://openalex.org/W2069548857
- https://openalex.org/W2069918606
- https://openalex.org/W2070409153
- https://openalex.org/W2070765882
- https://openalex.org/W2073040815
- https://openalex.org/W2074091920
- https://openalex.org/W2074586661
- https://openalex.org/W2076584454
- https://openalex.org/W2078435612
- https://openalex.org/W2079836487
- https://openalex.org/W2080654559
- https://openalex.org/W2081078943
- https://openalex.org/W2087299133
- https://openalex.org/W2088162350
- https://openalex.org/W2088544279
- https://openalex.org/W2091690549
- https://openalex.org/W2092698954
- https://openalex.org/W2093136488
- https://openalex.org/W2096118141
- https://openalex.org/W2097071540
- https://openalex.org/W2104845516
- https://openalex.org/W2106104990
- https://openalex.org/W2106267960
- https://openalex.org/W2107325428
- https://openalex.org/W2107549168
- https://openalex.org/W2109910252
- https://openalex.org/W2110366078
- https://openalex.org/W2111109366
- https://openalex.org/W2111822857
- https://openalex.org/W2111904410
- https://openalex.org/W2113795803
- https://openalex.org/W2114248304
- https://openalex.org/W2118415124
- https://openalex.org/W2118425924
- https://openalex.org/W2118756658
- https://openalex.org/W2118978279
- https://openalex.org/W2124673462
- https://openalex.org/W2124708501
- https://openalex.org/W2125116809
- https://openalex.org/W2127311751
- https://openalex.org/W2133560849
- https://openalex.org/W2134737088
- https://openalex.org/W2135137882
- https://openalex.org/W2136188041
- https://openalex.org/W2138655307
- https://openalex.org/W2140805277
- https://openalex.org/W2146377023
- https://openalex.org/W2146956155
- https://openalex.org/W2148192642
- https://openalex.org/W2149412750
- https://openalex.org/W2149852984
- https://openalex.org/W2154815203
- https://openalex.org/W2157697345
- https://openalex.org/W2158883105
- https://openalex.org/W2158911504
- https://openalex.org/W2159484328
- https://openalex.org/W2159631971
- https://openalex.org/W2161541262
- https://openalex.org/W2163130726
- https://openalex.org/W2163692363
- https://openalex.org/W2168580031
- https://openalex.org/W2168849768
- https://openalex.org/W2169919176
- https://openalex.org/W2179689887
- https://openalex.org/W2192568632
- https://openalex.org/W2242420976
- https://openalex.org/W2277229434
- https://openalex.org/W2292798809
- https://openalex.org/W2315433252
- https://openalex.org/W2491368660
- https://openalex.org/W2502100620
- https://openalex.org/W258916841
- https://openalex.org/W2589530415
- https://openalex.org/W2913076279
- https://openalex.org/W3023517527
- https://openalex.org/W320561451
- https://openalex.org/W329482649
- https://openalex.org/W351181745
- https://openalex.org/W4211164269
- https://openalex.org/W4211241741
- https://openalex.org/W4236732175
- https://openalex.org/W4239416064
- https://openalex.org/W4240829307
- https://openalex.org/W4243632019
- https://openalex.org/W4243837293
- https://openalex.org/W4246248294
- https://openalex.org/W4248733973
- https://openalex.org/W4254747864
- https://openalex.org/W4311724467
- https://openalex.org/W564121828
- https://openalex.org/W604948605
- https://openalex.org/W6388657
- https://openalex.org/W68649937
- https://openalex.org/W781071407