Dans les peuplements monospécifiques constituant la majorité des écosystèmes cultivés, les plantes sont en compétition pour les ressources abiotiques car elles exploitent les mêmes niches écologiques. A contrario, dans les peuplements plurispécifiques, deux processus majeurs ont été mis en évidence pour expliquer les meilleures performances de ces systèmes, à savoir la complémentarité de niche et la facilitation. Les interactions entre espèces ont lieu à la fois au niveau aérien pour l’interception du rayonnement, et au niveau racinaire pour le prélèvement de l’eau et des nutriments. La partition spatiale d'une ressource du sol entre deux espèces associées se produit particulièrement lorsque ces dernières présentent des vitesses et des profondeurs d'enracinement différenciées. Il en va de même pour l’utilisation de la lumière lorsque les espèces associées présentent des architectures et/ou des dynamiques de croissance complémentaires. La complémentarité de niche sur un plan biogéochimique s’applique typiquement aux cas d'associations entre une légumineuse et une espèce non fixatrice d'azote ; elle est liée à la capacité de la légumineuse à fixer l’azote de l’air. Cette complémentarité est d’autant plus forte que les espèces sont cultivées en situation de faible disponibilité d’intrants azotés. Ainsi dans ces situations, les cultures associées ont montré de meilleures performances en termes de production de biomasse et de rendement, mais aussi de statut azoté et in fine de teneur en protéines de la céréale. La facilitation se produit lorsqu'une espèce peut mobiliser dans le sol un pool initialement non disponible par l'intermédiaire de processus rhizosphériques engendrés par l’autre espèce comme cela a été récemment mis en évidence dans le cas du phosphore.