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1. Litterfall seasonal dynamics and leaf-litter turnover in cocoa agroforests established on past forest lands or savannah

Author

Jean-Daniel Essobo Nieboukaho, Stéphane Saj, Jean-Michel Harmand, Pierre-Eric Lauri, Annemarijn Nijmeijer, Agrosystèmes Biodiversifiés (UMR ABSys), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-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), 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), Département Performances des systèmes de production et de transformation tropicaux (Cirad-PERSYST), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad), Institut de recherche agricole pour le développement (IRAD), 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), World Agroforestry Centre (ICRAF), This study was supported by the STRADIV (n°1405-018, Agropolis Fondation) project, the CIRAD, the ICRAF Yaounde ́and the IRAD. This research was conducted within the ‘‘DP Agroforestry Cameroon’’ Research and Training Platform and within the framework of the CGIAR Research Program on Forests, Trees and Agroforestry (FTA)., STRADIV (n°1405-018, Agropolis Fondation) project, Institut de Recherche Agricole pour le Développement [Yaoundé] (IRAD), World Agroforestry Centre [CGIAR, Cameroun] (ICRAF), World Agroforestry Center [CGIAR, Kenya] (ICRAF), Consultative Group on International Agricultural Research [CGIAR] (CGIAR)-Consultative Group on International Agricultural Research [CGIAR] (CGIAR), and Agropolis Fondation) project, the CIRAD, the ICRAF Yaounde and the IRAD. This research was conducted within the 'DP Agroforestry Cameroon' Research and Training Platform and within the framework of the CGIAR Research Program on Forests, Trees and Agroforestry (FTA).

Subjects
0106 biological sciences, Agroecosystem, Litière forestière, Nutrient cycle, F08 - Systèmes et modes de culture, [SDV]Life Sciences [q-bio], Microclimate, Agroforesterie, 01 natural sciences, Nutrient, systèmes agroforestiers, Theobroma cacao, Agroforestry, Savane, 2. Zero hunger, Litterbag decomposition, Litière végétale, Litterfall dynamics, P34 - Biologie du sol, Forestry, 04 agricultural and veterinary sciences, 15. Life on land, Plant litter, F61 - Physiologie végétale - Nutrition, Agronomy, Leaf-litter cycling, Soil water, [SDE]Environmental Sciences, 040103 agronomy & agriculture, Litter, 0401 agriculture, forestry, and fisheries, Environmental science, cycle nutriments dans écosystèmes, Sol de forêt, Cycling, Agronomy and Crop Science, 010606 plant biology & botany
Abstract

International audience; Nutrient cycling in cocoa agroforestry systems (cAFS) is complex and poorly understood. To better understand the mass flow of carbon and nutrients into the soil sub-system under various contexts we quantified the mass flow of litterfall, its composition and seasonal variations in different agroforestry systems in Bokito (Central Cameroon). We studied litterfall dynamics and in situ leaf-litter cycling of cAFS established on past forest lands (F-cAFS) and savannah (S-cAFS). We also studied the decomposition of cocoa and associated tree leaf-litter in litterbags. Local secondary semi-deciduous forests were included as control. Annual litterfall in full-grown cAFS (> 15 years old) was high (9.4 Mg ha−1 y−1) and represented ca. 67% of litterfall in control forests. In full-grown cAFS, associated tree leaf-litter contributed to litterfall the most and ranged between 60 and 70% of the total amount recorded (6.3 Mg ha−1 y−1). The quantities and dynamics of the litter components monitored were similar in full-grown S- and F-cAFS. The microclimate was best buffered in forests and least buffered in young S-cAFS but could not be linked to leaf-litter decomposition. Forest leaf litterfall was higher and tended to cycle faster than total leaf-litter of cAFS, whose decomposition appeared limited by cocoa leaf-litter quality. Our study underlines (i) the critical contribution of associated trees to the nutrient cycle of agroecosystems established on poor soils and, (ii) the ability of farmers to channel associated tree communities towards similar functioning despite different past land-uses.

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2021
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2. Agroecosystem diversification with legumes or non-legumes improves differently soil fertility according to soil type

Author

Seguy Enock, Clémentine Allinne, Béatrice Rhino, Richard Randriamanantsoa, Patrice Autfray, Thierry Becquer, Stéphane Saj, Gaëlle Damour, Peninna Deberdt, Elias de Melo Virginio Filho, Miora Rakotoarivelo, Elisabeth Rosalie, Aude Ripoche, Philippe Tixier, Marie Sauvadet, Isabelle Bertrand, Mickaël Hedde, Grégoire T. Freschet, Bodovololona Rabary, Eric Blanchart, Raphaël Achard, Claude Plassard, Jean-Michel Harmand, Jean Trap, Jean-Daniel Essobo, Karel Van den Meersche, Fonctionnement écologique et gestion durable des agrosystèmes bananiers et ananas (UR GECO), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad), Département Performances des systèmes de production et de transformation tropicaux (Cirad-PERSYST), 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)-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), Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza - Tropical Agricultural Research and Higher Education Center (CATIE), Agrosystèmes Biodiversifiés (UMR ABSys), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-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 de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro - Montpellier SupAgro, Agroécologie et Intensification Durables des cultures annuelles (UPR AIDA), Centre National de Recherche Appliquée au Développement Rural (FOFIFA), Fonctionnement agroécologique et performances des systèmes de cultures horticoles (UPR HORTSYS), World Agroforestry Centre [CGIAR, Cameroun] (ICRAF), World Agroforestry Center [CGIAR, Kenya] (ICRAF), Consultative Group on International Agricultural Research [CGIAR] (CGIAR)-Consultative Group on International Agricultural Research [CGIAR] (CGIAR), Station d'Ecologie Théorique et Expérimentale (SETE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Fédération de Recherche Agrobiosciences, Interactions et Biodiversité (FR AIB), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE), Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-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 de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro - Montpellier SupAgro, Université d'Antananarivo, Université de Montpellier (UM), The present work was funded by the Agropolis Foundation, STRADIV project (no. 1504-003), CIRAD (Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement), IRD (Institut de Recherche pour le Développement). Part of this work was also carried out within the framework of the CGIAR Research Program on Forests, Trees and Agroforestry (FTA)., 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 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), Centre International de Hautes Etudes Agronomiques Méditerranéennes - Institut Agronomique Méditerranéen de Montpellier (CIHEAM-IAMM), Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM), INRAE l'unité technologie et système d'information (TSCF) du centre de Clermont-Ferrand, Station d'écologie théorique et expérimentale (SETE), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-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), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-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), and Ecole Supérieure des Sciences Agronomiques

Subjects
0106 biological sciences, Agroecosystem, Nematoda, F08 - Systèmes et modes de culture, [SDV]Life Sciences [q-bio], legumes, [SDV.SA.AGRO]Life Sciences [q-bio]/Agricultural sciences/Agronomy, tropical soils, 01 natural sciences, Soil, Soil pH, plant diversification, functional traits, Biomass, Waste Management and Disposal, Soil Microbiology, 2. Zero hunger, Sol volcanique, food and beverages, Fabaceae, 04 agricultural and veterinary sciences, Soil type, Pollution, Sol tropical, Agroécosystème, Diversification, Environmental Engineering, Indicateur écologique, [SDV.SA.SDS]Life Sciences [q-bio]/Agricultural sciences/Soil study, Biology, complex mixtures, 010603 evolutionary biology, Fertilité du sol, Animals, Environmental Chemistry, Agroecology, Méthode statistique, fungi, P35 - Fertilité du sol, Plant community, légume, 15. Life on land, Crop rotation, C-N-P cycling, Agronomy, nematodes, Soil water, 040103 agronomy & agriculture, 0401 agriculture, forestry, and fisheries, U30 - Méthodes de recherche, Soil fertility, Caractère agronomique
Abstract

International audience; Plant diversification through crop rotation or agroforestry is a promising way to improve sustainability of agroecosystems. Nonetheless, criteria to select the most suitable plant communities for agroecosystems diversification facing contrasting environmental constraints need to be refined. Here, we compared the impacts of 24 different plant communities on soil fertility across six tropical agroecosystems: either on highly weathered Ferralsols, with strong P limitation, or on partially weathered soils derived from volcanic material, with major N limitation. In each agroecosystem, we tested several plant communities for diversification, as compared to a matching low diversity management for their cropping system. Plant residue restitution, N, P and lignin contents were measured for each plant community. In parallel, the soil under each community was analyzed for organic C and N, inorganic N, Olsen P, soil pH and nematode community composition. Soil potential fertility was assessed with plant bioassays under greenhouse controlled climatic conditions. Overall, plant diversification had a positive effect on soil fertility across all sites, with contrasting effects depending on soil type and legumes presence in the community. Communities with legumes improved soil fertility indicators of volcanic soils, which was demonstrated through significantly higher plant biomass production in the bioassays (+18%) and soil inorganic N (+26%) compared to the low diversity management. Contrastingly, communities without legumes were the most beneficial in Ferralsols, with increases in plant biomass production in the bioassays (+39%), soil Olsen P (+46%), soil C (+26%), and pH (+5%). Piecewise structural equation models with Shipley's test revealed that plant diversification impacts on volcanic soil fertility were related to soil N availability, driven by litter N. Meanwhile, Ferralsols fertility was related to soil P availability, driven by litter P. These findings underline the importance of multifactorial and multi-sites experiments to inform trait-based frameworks used in designing optimal plant diversification in agroecological systems.Highlights:• We compared plant diversification impacts on soil fertility across 6 agroecosystems.• Benefits of plant diversification depended on both legume presence and soil type.• Legume-based diversification was mostly beneficial on the younger soils.• Ferralsols' fertility was improved with plant communities' litter P content.• Plant communities' traits were linked with diversification impacts on contrasting soils.

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2021
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3. Cocoa agroforest multifunctionality and soil fertility explained by shade tree litter traits

Author

Seguy Enock, Grégoire T. Freschet, Jean-Daniel Essobo, Philippe Tixier, Marie Sauvadet, Jean-Michel Harmand, Stéphane Saj, Thierry Becquer, 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 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), Fonctionnement et conduite des systèmes de culture tropicaux et méditerranéens (UMR SYSTEM), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-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), Station d'écologie théorique et expérimentale (SETE), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE), Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-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), World Agroforestry Centre [CGIAR, Cameroun] (ICRAF), World Agroforestry Center [CGIAR, Kenya] (ICRAF), Consultative Group on International Agricultural Research [CGIAR] (CGIAR)-Consultative Group on International Agricultural Research [CGIAR] (CGIAR), Fonctionnement écologique et gestion durable des agrosystèmes bananiers et ananas (UR GECO), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad), Agropolis Fondation, STRADIV Project, Grant/Award Number: 1504-003, ANR-10-LABX-0001,AGRO,Agricultural Sciences for sustainable Development(2010), 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), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-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 de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro - Montpellier SupAgro, Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), and 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 de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro - Montpellier SupAgro

Subjects
Litière forestière, 0106 biological sciences, [SDV.SA]Life Sciences [q-bio]/Agricultural sciences, F08 - Systèmes et modes de culture, Milicia excelsa, Arbre d'ombrage, Agroforesterie, shade type, 01 natural sciences, agroforestry, Canarium, Soil functions, 2. Zero hunger, fertility, Ecology, biology, Ceiba pentandra, Plant litter, cacao tree, Cacao tree, Dacryodes edulis, agroecosystem multifunctionality, Albizia, 010603 evolutionary biology, litter recalcitrance, Fertilité du sol, Theobroma cacao, plant functional traits, Ceiba, 010604 marine biology & hydrobiology, Shade tree, P35 - Fertilité du sol, 15. Life on land, soil functions, biology.organism_classification, F61 - Physiologie végétale - Nutrition, Agronomy, 13. Climate action, Soil fertility
Abstract

International audience; Manipulating plant functional diversity to improve agroecosystem multifunctionality is a central challenge of agricultural systems world-wide. In cocoa agroforestry systems (cAFS), shade trees are used to supply many services to farmers, yet their impact on soil functioning and cocoa yields is likely to vary substantially among tree species. Here we compared the impact of five shade tree species (Canarium schweinfurthii (Canarium), Dacryodes edulis (Safou), Milicia excelsa (Iroko), Ceiba pentandra (Kapok tree), Albizia adianthifolia (Albizia)) and unshaded conditions on the functioning of poor sandy savanna soils within eight cocoa farms in Central Cameroon. We assessed the effects of plant functional traits, leaf litterfall and fine root biomass on a range of soil functions and on cocoa yield. Shade trees generally improved soil pH, NH4+, NO3- and Olsen P content, biomass production of bioassays and soil total C and N content, while leaving cocoa yields unchanged. However, these effects varied largely among species. Improvements of soil functions were low under the two fruit trees (Canarium and Dacryodes), medium under the legume tree Albizia and high under the two timber trees (Milicia and Ceiba). Low litter recalcitrance was most strongly associated with increases in soil fertility indicators such as N and P availability, whereas soil C and N content increased with litter Ca restitution. Synthesis and applications. We demonstrate that cocoa agroforest multifunctionality is substantially influenced by the functional traits of shade tree species. Shade tree species with the most dissimilar traits to cocoa (cocoa showing the lowest leaf litter quality) showed the largest improvement of soil functions. Therefore, selection of shade trees based on their functional traits appears as a promising practice to adequately manage soil functioning. In order to fully assess the beneficial role of shade trees in these agroecosystems. Future research will need to extend this approach to other below-ground traits and other aspects of multifunctionality such as long-term cocoa health and yield.

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2020
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4. Long-term dynamics of cocoa agroforestry systems established on lands previously occupied by savannah or forests

Author

Stéphane Saj, Patrick Kenfack Fogang, Jean-Daniel Essobo Nieboukaho, Seguy Enock, Annemarijn Nijmeijer, Pierre-Eric Lauri, Jean-Michel Harmand, Grégoire T. Freschet, 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), Institut de Recherche Agricole pour le Développement [Yaoundé] (IRAD), 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)-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), World Agroforestry Centre [CGIAR, Cameroun] (ICRAF), World Agroforestry Center [CGIAR, Kenya] (ICRAF), Consultative Group on International Agricultural Research [CGIAR] (CGIAR)-Consultative Group on International Agricultural Research [CGIAR] (CGIAR), Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE), 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), Station d'écologie théorique et expérimentale (SETE), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), STRADIV (Agropolis Fondation) : 1405-018, AFS4FOOD (EuropeAid) projects : 30-741/D/ACT/ACP, CIRAD (French Agricultural Research Centre for International Development), IRAD (Institute of Agricultural Research for Development of Cameroon), ANR-10-LABX-0001,AGRO,Agricultural Sciences for sustainable Development(2010), 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 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), 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 Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD), 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), Architecture et Fonctionnement des Espèces Fruitières, Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), 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), 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), and 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)

Subjects
0106 biological sciences, Agroecosystem, Nutrient cycle, F08 - Systèmes et modes de culture, Agroforesterie, 010603 evolutionary biology, 01 natural sciences, Ecosystem services, [SDV.EE.ECO]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Ecosystems, Fertilité du sol, afforestation, Afforestation, Ecosystem, Theobroma cacao, soil quality, litterfall, Savane, 2. Zero hunger, Ecology, Agroforestry, P35 - Fertilité du sol, Species diversity, 04 agricultural and veterinary sciences, 15. Life on land, Plant litter, Soil quality, plant diversity, services écosystémiques, ecosystem service, 13. Climate action, 040103 agronomy & agriculture, 0401 agriculture, forestry, and fisheries, Environmental science, land-use legacies, Animal Science and Zoology, P01 - Conservation de la nature et ressources foncières, [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, Agronomy and Crop Science
Abstract

International audience; Cocoa agroforestry systems (cAFS) in Central Cameroon are established on lands which were either forest or savannah. The functioning and ecosystem services (ES) delivery of an agroecosystem can be influenced by past land-use. We hypothesised that savannah-derived cocoa agroforestry systems (S-cAFS) and forest-derived cocoa agroforestry systems (F-cAFS) would (i) progressively drift away from past land-use, and (ii) eventually converge and support comparable levels of ecosystem services. We selected 25 ecosystem attributes directly related to at least one of the following six ecosystem (dis)services (ES): species conservation, carbon storage, crop production, nutrient cycling, soil quality and soil pollution. We followed their temporal evolution in S- and F-cAFS along >70-year chronosequences. Our results showed that the attributes and services studied followed typical temporal trajectories in S- and F-cAFS while generally tending to reach comparable levels on the long run. However, the time needed to do so varied strongly and ranged from 20 to 30 years for perennial species diversity to more than 70 years for C storage or some components of soil quality. The results also demonstrated that S-cAFS could sustainably improve many of the studied attributes and ES. Regarding the attributes related to the cocoa stand, both S- and F-cAFS seemed influenced by their previous land-use up until 15 and 30 years, respectively, after their establishment. With respect to soil quality, nutrient cycling and carbon storage, only S-cAFS could be significantly distinguished from their past land-use, after 15 to 30 years.

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2019
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