Field Assessment of AquaCrop Model for Simulation of Maize under Water and Fertilizer Stress

Document Type : Original Article

Authors

1 M.Sc. Student of Irrigation and drainage, Department of Water Sciences and Engineering, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran

2 Department of Water Sciences and Engineering, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran.

3 Professor, Agricultural Engineering Research Institute, Agricultural Research, Education and extension Organization, Karaj,

Abstract

The AquaCrop model is one of the most widely used crop model that has been evaluated to simulate different crops. However, its accuracy in the simultaneous use of water stress and fertilizer in furrow irrigation has not been investigated. Therefore, the present study was accomplished using two factors: the amount of crop water requirement (at four levels W1, W2, W3 and W4, respectively, 120, 100, 80 and 60% of water requirement) and nitrogen fertilizer (at four levels N1, N2, N3 and N4 represent the application of 100, 80, 60 and zero percent fertilizer requirements, respectively). The required data, consisted of meteorological, soil, irrigation and nitrogen amounts, and crop characteristics, were collected in Seed and Plant Breeding Research Institute (in Karaj). Aforementioned data were used to simulate maize yield and crop water productivity. The results showed that the AquaCrop model for yield simulation (MBE = -0.15) and water efficiency (MBE = -0.32) had an overestimation error. The accuracy of this model for simulating grain yield and water productivity was 9% and 24%, respectively. With increasing water and fertilizer stress, the accuracy of the AquaCrop model for yield simulation decreased. The efficiency of the AquaCrop in simulating grain yield (EF = 0.92) and water productivity (EF = 0.47) was very favorable. Applying of the model in similar conditions is recommended for future studies.

Keywords

Main Subjects

References

ابراهیمی‌پاک ن.، اگدرنژاد ا.، تافته آ. و احمدی، م. 1398. ارزیابی مدل‌های WOFOST، AquaCrop و CropSyst در شبیه‌سازی عملکرد کلزا در منطقه قزوین، آبیاری و زهکشی، 13(3-75): 726-715.
احمدی، م.، خاشعی سیوکی، ع. و سیاری، م. ح. 1395. بررسی مدل مناسب تعیین نیاز آبی زعفران (Crocus sativus L) و تعیین میزان تنش‌های آبی وارده. بوم شناسی. 8(4-4): 520-505.
حسن‌لی، م.، افراسیاب، پ.، و ابراهیمیان، ح. 1394. ارزیابی مدل‌های AquaCrop و SALTMED در تخمین عملکرد محصول ذرت و شوری خاک. تحقیقات آب و خاک ایران. 46(3): 498-487.
رحیمی‌خوب، ح.، ستوده‌نیا، ع. و مساح‌بوانی، ع. 1393. واسنجی و ارزیابی مدل AquaCrop برای ذرت علوفه‌ای منطقه قزوین. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 1(8): 115-108.
رحیمی‌خوب، ح.، سهرابی، ت. و دلشاد، م. 1399. ارزیابی عملکرد مدل AquaCrop در شبیه‌سازی رشد گیاه ریحان تحت تنش‌های مختلف حاصلخیزی در شرایط کشت کنترل شده گلخانه. تحقیقات آب و خاک ایران. 51(3): 552-541.
رنجبر، آ. 1395. شبیه‌سازی تومان آب، نیتروژن و عملکرد محصول به منظور تعیین شاخص تغذیه نیتروژن در دوره رشد ذرت، رساله دکتری، پردیس ابوریحان دانشگاه تهران. پاکدشت.
رنجبر، آ.، رحیمی‌خوب، ع. و ابراهیمیان. ح. 1396. ارزیابی روش نیمه‌کمی مدل AquaCrop برای شبیه‌سازی ذرت به کود نیتروژن. آبیاری و زهکشی. 2(11): 298-286.
عباسی، ف. و چوگان، ر. 1390. بررسی اثرات کود آبیاری سطحی بر  بهره وری آب، عملکرد و اجزا، عملکرد ذرت دانه‌ای در کرج. طرح تحقیقاتی. موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی.
محمدی م.، داوری ک.، قهرمان ب.، انصاری ح. و حق‌وردی ا. 1394. واسنجی و صحت‌سنجی مدل AquaCrop برای شبیه‌سازی عملکرد گندم بهاره تحت تنش همزمان شوری و خشکی. پژوهش آب در کشاورزی، 29(3): 295-277.
محمدی م.، داوری ک.، قهرمان ب.، انصاری ح. و حق‌وردی ا. 1394. واسنجی و صحت‌سنجی مدل AquaCrop برای شبیه‌سازی عملکرد گندم بهاره تحت تنش همزمان شوری و خشکی. پژوهش آب در کشاورزی. 29(3): 295-277.
مهرآذر آ.، سلطانی ج و رحمتی ا. 1395. ارزیابی مدل AquaCrop در شبیه‌سازی عملکرد ذرت (Zea mays L/) تحت شرایط تنش شوری. آب و خاک. 30(5): 1439-1426.
وطن‌خواه ا و ابراهیمیان ح. 1395. ارزیابی مدل AquaCrop در شبیه‌سازی عملکرد ذرت علوفه‌ای در طول جویچه. تحقیقات آب و خاک ایران. 47(3): 504-495.
Ahmadee, M., Khashei Siuki, A., Hashemi, S. R., 2014. The effect of magnetic water and calcific and potasic zeolite on the yield of Lepidium Sativum L, International journal of Advanced Biological and Biomedical Research, 2(6): 2051-2060.
Akumaga,U., Tarhule,A and Yusuf,A.A. 2017. Validation and testing of the FAO AquaCrop model under different levels of nitrogen fertilizer on rainfed maize in Nigeria, West Africa. Agricultural and Forest Meteorology 232: 225–234.
Amiroche, M., Smadhi, D., Zella, L. 2021. Calibration and validation of the AquaCrop model for the culture lettuce (Lactuca sativa L.) under fertilization levels in pluvial condition. CIGR Journal. 23(1): 36-46.
Araya, A., Habtu, S., Hadgu, K.M., Kebede, A., and Dejene, T. 2010. Test of AquaCrop model in simulating biomass and yield of water deficit and irrigated barely. Agricultural Water Management. 97:1838–1846.
De Juan Valero, J. A. M., Maturano, A., Artigao, J. M., Ramirez,T. M. B., and Ortega, A. J. F. (2005). Growth and nitrogen use efficiency of irrigated maize in a semiarid region as affected by nitrogen fertilization. Spanish Journal of Agricultural Research. 3(1): 134-144.
Geerts, S., Raes, D. 2009. Deficit irrigation as on-farm strategy to maximize crop water productivity in dry areas. Agricultural Water Management. 96: 1275-1284.
Guo, D., Zhao, R., Xing, X., Ma, X. 2020. Global sensitivity and uncertainty analysis of the AquaCrop model for maize under different irrigation and fertilizer management conditions. Agronomy and Soil Science. 66(8): 1115-1133.
HsiaoT C., Heng L K., Steduto P., Raes D and Fereres E. 2009. AquaCrop-Model parameterization and testing for maize. Agronomy. 101: 448-459.
Katerji N., Campi P and Mastrorilli M. 2013. Productivity, evapotranspiration, and water use efficiency of corn and tomato crops simulated by AquaCrop under contrasting water stress conditions in the Mediterranean region. Agricultural Water Management. 130: 14-26.
Malik A., Shakir A. S., Ajmal M., Jamal Khan, M. and Ali Kan, T. 2017. Canopy cover, biomass and root yield under different irrigation and field management practices in semi-arid regions of Pakistan. Water Resources Management. 31: 4275-4292.
Masanganise, J., Basira, K., Chipindu, B., Mashonjowa, E., and Mhizha, T. 2013. Testing the utility of a crop growth simulation model in predicting maize yield in a changing climate in Zimbabwe. International Journal of Agricultural and Food Science. 3(4): 157-163.
Stricevic R., Cosic M., Djurovic N., Pejic, B. and Maksimovic, L. 2011. Assessment of the FAO AquaCrop model in the simulation of rainfed and supplementally irrigated maize, sugar beet and sunflower. Agricultural Water Management. 98: 1615-1621.
Van Gaelen,H., Tsegay,A., Delbecque,N., Shrestha,N., Garcia,M., Fajardo,H., Miranda, R., Vanuytrecht,E., Abrha,B., Diels,J and Raes,D. 2014. Asemi-quantitative approach for modelling crop response to soil fertility: evaluation of the Aqua crop procedure. Journal of Agricultural Science. 1–16.

Files

Share

How to cite

Statistics