Abstract Forest ecosystems are increasingly threatened by anthropogenic pressures, especially by the increase in drought frequency and intensity. Tree species mixtures could improve resilience to diverse global anthropogenic pressures. However, there is still little consensus on how tree diversity affects water stress. Although some studies suggest that mixing species with different drought response strategies could be beneficial, the underlying mechanisms have seldom been identified. By combining a greenhouse experiment and a soil-plant-atmosphere hydraulic model, we explored whether mixing a drought avoidant ( Pinus halepensis ) and a drought tolerant ( Quercus ilex ) tree species could reduce plant water stress (defined as the risk of hydraulic failure) during extreme drought, compared to their respective monocultures. Our experiment showed that mixing species with divergent drought response strategies had a neutral effect on the drought-avoidant species and a positive effect on the drought-tolerant species. The model simulations further suggested that the beneficial effect of mixture on plant water stress during extreme drought was related to changes in the hydraulic connection of the plant from both the soil and the atmosphere. The ability of the drought-avoidant species to disconnect from the soil and the atmosphere limits its exposure to water stress, whereas the ability of the drought-tolerant species to increase its hydraulic connection to the soil lowers its hydraulic risk. This study brings a new insight on the mechanisms and traits combinations improving drought resistance in diversified forests and plantations, with important implications for forest management under climate change.

Three-dimensional models of root growth, architecture and function are becoming important tools that aid the design of agricultural management schemes and the selection of beneficial root traits. However, while benchmarking is common in many disciplines that use numerical models such as natural and engineering sciences, functional-structural root architecture models have never been systematically compared. The following reasons might induce disagreement between the simulation results of different models: different representation of root growth, sink term of root water and solute uptake and representation of the rhizosphere. Presently, the extent of discrepancies is unknown, and a framework for quantitatively comparing functional-structural root architecture models is required. We propose, in a first step, to define benchmarking scenarios that test individual components of complex models: root architecture, water flow in soil and water flow in roots. While the latter two will focus mainly on comparing numerical aspects, the root architectural models have to be compared at a conceptual level as they generally differ in process representation. Therefore defining common inputs that allow recreating reference root systems in all models will be a key challenge. In a second step, benchmarking scenarios for the coupled problems are defined. We expect that the results of step 1 will enable us to better interpret differences found in step 2. This benchmarking will result in a better understanding of the different models and contribute towards improving them. Improved models will allow us to simulate various scenarios with greater confidence and avoid bugs, numerical errors or conceptual misunderstandings. This work will set a standard for future model development.