Assessment of LEACHN and a simple compartmental model to simulate nitrogendynamics in citrus orchards

A simple compartmental model using a tipping bucket approach for the water dynamics coupled with a nitrogen¿carbon transformations model has been adapted to simulate the soil nitrogen and water balance in mature orange groves on a daily step. This model has been compared with the more mechanistic LEACHN model (the N module of the LEACHM model), which uses Richards¿ equation to simulate soil water movement in unsaturated conditions, the convection¿dispersion equation for solute transport, and that, in addition to including evapotranspiration, N transformations and N plant uptake as in the compartmental model, it also considers gaseous losses due to denitrification and ammonia volatilization, that are not considered in the compartmental model. This comparison was made using data from a three-year experiment in a citrus orchard with two nitrogen fertilization rates. After calibration using the first year data, a reasonable match between simulated and measured values in both models was observed for soil water storage in the whole profile for the validation period (2nd and 3rd year), but the agreement was not so good for the soil mineral nitrogen content. In spite of the differences in the nature and in the complexity of the two models, the soil water dynamics and drainage were well simulated during the whole period by both models. However, the LEACHN model predicted nitrate leaching better than the compartmental model, probably because it considers the nitrogen cycle in a more detailed way. This work is the first calibration and performance evaluation of the LEACHN model for citrus in the Mediterranean area and the results obtained in this study indicate that this model can be a valid tool to evaluate the effects of irrigation and N management on nitrate leaching. The compartmental model has a lower data requirement and calibration is less complex than the LEACHN model and, therefore, may be more appealing for advisory N management purposes.This work has been partially supported by the Spanish Ministerio de Ciencia e Innovacion under projects, MTM2007-64477-AR07 and INIA-RTA 2011-00136-C04-01.Lidón Cerezuela, AL.; Ramos Mompo, C.; Ginestar Peiro, D.; Contreras Espinosa, WA. (2013). Assessment of LEACHN and a simple compartmental model to simulate nitrogendynamics in citrus orchards. Agricultural Water Management. 121:42-53. doi:10.1016/j.agwat.2013.01.008S425312

Using a simple model for water and nitrogentransport in soil in the practical works ofHorticulture

[EN] Simulation models for the transport of water and nitrogen in the soil are useful tools for evaluating the consequen-ces of di erent crop management practices without waiting until the end of the crop cycle. Particularly, simplecompartmental models for the transport of water and nitrogen are based on the solution of mass balance equationsfor the water and a system of ordinary di erential equations for the nitrogen cycle. In this work, these modelsare used to evaluate di erent possible scenarios of irrigation and nitrogen fertilization in a cauli ower crop, as apractical work for the students of Horticulture course. The results show that di erent irrigation and fertilizationstrategies lead to di erent results for the nitrate leaching, water drainage and nitrogen uptake[ES] Los modelos de simulación del transporte de agua y nitrógeno en el suelo son herramientas útiles para evaluar distintas prácticas de cultivo sin necesidad de tener que esperar a que se complete el ciclo de crecimiento. En concreto, los modelos compartimentales sencillos para el agua y el nitrógeno en el suelo se basan en ecuaciones de balance de masa y en la resolución de un sistema de ecuaciones diferenciales ordinarias. Se plantea la posibilidad de utilizar este tipo de modelos en las prácticas de la asignatura Horticultura, evaluando distintos escenarios posibles de riego y abonado en un cultivo de coliflor. Los resultados muestran que distintas prácticas de cultivo producen diferencias en la lixiviación de nitrato y en la extracción de nitrógeno por el cultivo.Lidón, A.; Ginestar, D.; Gómez De Barreda, D. (2017). Utilizacion de un modelo simple de transporte de agua y nitrógeno en el suelo en las practicas de Horticultura. Modelling in Science Education and Learning. 10(2):21-34. doi:10.4995/msel.2017.6600SWORD2134102Contreras, W. A., Lidón, A. L., Ginestar, D., & Bru, R. (2009). Compartmental model for nitrogen dynamics in citrus orchards. Mathematical and Computer Modelling, 50(5-6), 794-805. doi:10.1016/j.mcm.2009.05.008Lidón, A., Ramos, C., Ginestar, D., & Contreras, W. (2013). Assessment of LEACHN and a simple compartmental model to simulate nitrogen dynamics in citrus orchards. Agricultural Water Management, 121, 42-53. doi:10.1016/j.agwat.2013.01.008Cannavo, P., Recous, S., Parnaudeau, V., & Reau, R. (2008). Modeling N Dynamics to Assess Environmental Impacts of Cropped Soils. Advances in Agronomy Volume 97, 131-174. doi:10.1016/s0065-2113(07)00004-1Lidón, A., Ramos, C., & Rodrigo, A. (1999). Comparison of drainage estimation methods in irrigated citrus orchards. Irrigation Science, 19(1), 25-36. doi:10.1007/s002710050068Porporato, A., D’Odorico, P., Laio, F., & Rodriguez-Iturbe, I. (2003). Hydrologic controls on soil carbon and nitrogen cycles. I. Modeling scheme. Advances in Water Resources, 26(1), 45-58. doi:10.1016/s0309-1708(02)00094-5Wang, L., D’Odorico, P., Manzoni, S., Porporato, A., & Macko, S. (2009). Soil carbon and nitrogen dynamics in southern African savannas: the effect of vegetation-induced patch-scale heterogeneities and large scale rainfall gradients. Climatic Change, 94(1-2), 63-76. doi:10.1007/s10584-009-9548-

Integrated Surface-Groundwater Modelling of Nitrate Concentration in Mediterranean Rivers, the Júcar River Basin District, Spain

[EN] High nutrient discharge from groundwater (GW) into surface water (SW) have multiple undesirable effects on river water quality. With the aim to estimate the impact of anthropic pressures and river-aquifer interactions on nitrate status in SW, this study integrates two hydrological simulation and water quality models. PATRICAL models SW-GW interactions and RREA models streamflow changes due to human activity. The models were applied to the Jucar River Basin District (RBD), where 33% of the aquifers have a concentration above 50 mg NO3-/L. As a result, there is a direct linear correlation between the nitrate concentration in rivers and aquifers (Jucar r(2) = 0.9, and Turia r(2) = 0.8), since in these Mediterranean basins, the main amount of river flows comes from groundwater discharge. The concentration of nitrates in rivers and GW tends to increase downstream of the district, where artificial surfaces and agriculture are concentrated. The total NO3- load to Jucar RBD rivers was estimated at 10,202 tN/year (239 kg/km(2)/year), from which 99% is generated by diffuse pollution, and 3378 tN/year (79 kg/km(2)/year) is discharged into the Mediterranean Sea. Changes in nitrate concentration in the RBD rivers are strongly related to the source of irrigation water, river-aquifer interactions, and flow regulation. The models used in this paper allow the identification of pollution sources, the forecasting of nitrate concentration in surface and groundwater, and the evaluation of the efficiency of measures to prevent water degradation, among other applications.The first author's research is partially funded by a PhD scholarship from the food research stream of the program "Colombia Cientifica-Pasaporte a la Ciencia", granted by the Colombian Institute for Educational Technical Studies Abroad (Instituto Colombiano de Credito Educativo y Estudios Tecnicos en el Exterior, ICETEX). The authors thank the Spanish Research Agency (AEI) for the financial support to RESPHIRA project (PID2019-106322RB-100)/AEI/10.13039/501100011033.Dorado-Guerra, DY.; Paredes Arquiola, J.; Pérez-Martín, MÁ.; Tafur Hermann, H. (2021). Integrated Surface-Groundwater Modelling of Nitrate Concentration in Mediterranean Rivers, the Júcar River Basin District, Spain. Sustainability. 13(22):1-21. https://doi.org/10.3390/su132212835S121132

Riego de precisión para la eficiencia hídrica en la agricultura Mediterránea

Tesis por compendio[EN] The present Doctoral Thesis is framed around the three axes of the efficient irrigation: water distribution system selection, determination of irrigation water needs and plant water status assessment. The experiment detailed in Chapter II is focused on the selection of the drip irrigation system better adapted to the peculiarities of citrus crops. The possible advantages of subsurface drip irrigation and the installation of irrigation laterals with higher density of emitters per plant were evaluated. Specifically, in the study was assessed the performance of the mandarin (Citrus clementina, Hort. Ex Tan. 'Arrufatina') under a surface (SI) and subsurface drip irrigation (SSI) with 7 (SI7, SSI7) or 14 emitters (SI14, SSI14) per plant, as well as a third SS treatment (SSIA), identical to SSI7 but equipped with an additional drip line buried between the tree rows. Treatments were assessed in terms of yield, fruit composition, water productivity (WP) and water savings. Results showed that, on average, water savings were 23.0% in the SSI treatment compared to the SI treatment without significant differences in either yield or fruit composition. SSIA was the treatment with the lowest irrigation volumes and the highest yield. Chapter III proposes a methodology for estimating irrigation water needs for mandarins based on the use of capacitance water content probes (e.f. FDR). The calculation procedure is defined in three sequential parts: i) soil water content thresholds determination adapted to plants requirements for different phenological stages; ii) standardizing measurements from capacitance probes by using a hydrological simulation software to minimize equipment uncertainty; and finally iii) an extrapolation procedure for adapting critical soil water content thresholds to different soil conditions. Validating this strategy in a citrus orchard (Citrus clementina, Hort. Ex Tan. 'Arrufatina') a water saving of 26% was reached without significant differences in yield and increasing the WP by 33%. In the experiments described in the Chapter IV a leaf turgor pressure sensor (Yara ZIM-probe) was evaluated as plant water status indicator in order to further asses the possibility to implement water status determinations in a more holistic irrigation scheduling approach. This technology, through a patch of an intact leaf and a pressure transductor, provides a signal (Pp) which is inversely correlated with the turgor pressure. The first experiment was made in Persimmon trees (Diospyros kaki L.f.). The turgor pressure sensor was assessed in an experimental plot with different irrigation doses and rootstocks with different drought tolerance [Diospyros lotus (L) and Diospyros virginiana (V)]. The information provided by the sensor was compared with concomitant measurements of midday stem water potential (¿stem) and trunk diameter variations. Three states of leaf turgor associated with specific plant water status were established from the study of the Pp signal evolution together with the ¿stem. Persimmon trees exhibited the inversed Pp curve phenomena under water stress (maximum values at night). Using the information from the sensors, it was possible to differentiate plant water status between rootstocks, pointing L as the most sensitive to the water deficit. The second experiment was made in mandarin (Citrus clementina, Hort. Ex Tan. 'Arrufatina'). Similarly, Pp values were compared with ¿stem measurements. In this case, the curves practically did not suffer inversions when the plant water status was inadequate, but an increase in the minimum and maximum Pp values was recorded at night and at noon, respectively. There was a good correlation between the concomitant hourly spot measurements of ¿stem and Pp that were taken at midday during two drought periods (coefficient of determination, r2 = 0.40 - 0.74). The analysed strategies and technologies have demonstrated that water use efficiency can be optimized at the plot level. Consumptive water use can be reduced using subsurface irrigation systems, achieving net savings in water consumption. By estimating the irrigation dose by means of capacitance soil water content probes, the efficiency in the application of the irrigation is improved and the water losses due to deep percolation are reduced, minimizing the leaching of nutrients and with it, the risk of aquifer contamination. In any case, it would be advisable to study the viability of these proposals in the global and integral context of water resources management at watershed and irrigation district level.[ES] La presente Tesis Doctoral se enmarca en torno a los tres ejes que requiere cualquier riego para considerarse eficiente: 1) selección del sistema de distribución de agua, 2) determinación de las necesidades de riego y 3) control del estado hídrico de la planta. El ensayo detallado en el Capítulo II se centró en la selección del sistema de riego por goteo que mejor se adaptara a las particularidades del cultivo de los cítricos. Se estudió la respuesta productiva de mandarino (Citrus clementina, Hort. Ex Tan. 'Arrufatina') en función de diversos sistemas de riego superficial (SI) y subterráneo (SSI) con 7 (SI7, SSI7) y 14 emisores (SI14, SSI14) por planta dispuestos en doble línea, así como un tercer tratamiento subterráneo (SSIA), idéntico a SSI7, pero equipado con una línea adicional subterránea situada entre filas de árboles. Los resultados mostraron que el ahorro de agua empleando el sistema SSI, en comparación con SI, puede llegar a ser del 23% sin mermas en la producción ni en la calidad de la fruta, incrementando por lo tanto la WP. El sistema SSIA fue el tratamiento que empleó menor volumen de agua de riego y obtuvo mayor rendimiento productivo. En el Capítulo III se propone una metodología de cálculo de las necesidades de riego para mandarinos basada en el uso de sondas de humedad de tipo capacitivo (e.f. FDR). El procedimiento de cálculo se define en tres fases secuenciales: i) determinación de umbrales de humedad de suelo adaptados a los requerimientos de las plantas en distintas fases fenológicas; ii) estandarización de las lecturas de las sondas capacitivas mediante un programa de simulación hidrológica que permita reducir los efectos de la variabilidad intrínseca de los equipos; y, por último, iii) un procedimiento para extrapolar los umbrales de humedad definidos en el trabajo a cualquier parcela con distintas características edáficas. La validación de esta estrategia en una parcela de cítricos (Citrus clementina, Hort. Ex Tan. 'Arrufatina') supuso un ahorro de agua del 26% sin reducciones significativas en la producción, mejorando la WP un 33%. En los ensayos descritos en el Capítulo IV se realiza la evaluación de los sensores de turgencia de hojas (Yara ZIM-probe) como indicadores del estado hídrico de la planta. Un primer experimento se realizó en caqui (Diospyros kaki L.f.), evaluando los sensores de turgencia en un ensayo de campo con distintas dosis de riego y portainjertos con diferente tolerancia a la sequía [Diospyros lotus (L) y Diospyros virginiana (V)]. La información que proporcionaba el sensor se comparó con medidas de potencial hídrico de tallo al mediodía solar (¿stem) y variaciones del diámetro del tronco. La evolución del Pp junto con los valores de ¿stem, permitió establecer tres estados de turgencia asociados a estados hídricos concretos. Los árboles insuficientemente regados con ¿stem por debajo de los -0.8 MPa, mostraron curvas Pp con signos de inversión (valores máximos durante la noche). Así mismo, con la información procedente de los sensores, fue posible diferenciar el estado hídrico entre patrones, señalando a L como el portainjerto más sensible al déficit hídrico. El segundo experimento se realizó en mandarino (Citrus clementina, Hort. Ex Tan. 'Arrufatina'). Del mismo modo, los valores de Pp se compararon con las medidas de ¿stem. En este caso, las curvas prácticamente no sufrieron inversiones cuando el estado hídrico de la planta era inadecuado, pero sí se determinó un aumento de los valores de Pp mínimos y máximos registrados por la noche y al mediodía, respectivamente. Así mismo, se realizaron dos ciclos de medidas horarias que mostraron que existe una buena correlación entre Pp y ¿stem (coeficiente de determinación, r2 = 0.40 - 0.74). Las estrategias y tecnologías investigadas han demostrado que es posible optimizar la eficiencia del uso del agua en parcela. Con la implementación de sistemas de riego subterráneo se puede reducir el uso consuntivo de agua, obteniendo ahorros netos en el consumo hídrico. Mediante la estimación de la dosis de riego a través de sensores de humedad, se mejora la eficiencia en la aplicación del riego y se reducen así las pérdidas por percolación profunda, minimizando el lavado de nutrientes y, con ello, el riesgo de contaminación de los acuíferos. En todo caso, sería recomendable estudiar la viabilidad de estas propuestas en el contexto global e integral de la gestión de los recursos hídricos a nivel de un distrito de riego y cuenca hidrográfica.[CA] La present Tesi Doctoral s'emmarca al voltant de tres eixos que requerix qualsevol reg per a considerar-se eficient: 1) selecció del sistema de distribució d'aigua, 2) determinació de les necessitats de reg i, 3) control de l'estat hídric de la planta. L'assaig detallat al Capítol II es centrà en la selecció del sistema de reg per degoteig que millor s'adaptara a les particularitats del cultiu dels cítrics. S'estudià la resposta productiva del mandarí (Citrus clementina, Hort. Ex Tan. 'Arrufatina') en funció dels diversos sistemes de reg superficial (SI) i subterrani (SSI) amb 7 (SI7, SSI7) i 14 emissors (SI14, SSI14) per planta disposats en doble línia, així com un tercer tractament subterrani (SSIA), idèntic a SSI7, però equipat amb una línia addicional subterrània col·locada entre fileres d'arbres. L'efecte dels tractaments s'avaluà en xifres de producció, qualitat de la fruita, productivitat de l'aigua (WP) i estalvi d'aigua. Els resultats mostraren que l'estalvi d'aigua amb el sistema SSI poden arribar a ser del 23% en comparació amb SI, sense minves en la producció ni en la qualitat de la fruita, incrementant per tant la WP. El sistema SSIA fou el tractament que emprà menys volum d'aigua de reg i obtingué un major rendiment productiu. Al Capítol III es proposa una metodologia de càlcul de les necessitats de reg per a mandarins basada en l'ús de sondes d'humitat de tipus capacitiu (e.f. FDR). El procediment de càlcul es definix en tres fases seqüencials: i) determinació de límits d'humitat de sòl adaptats als requeriments de les plantes en diverses fases fenològiques; ii) estandardització de les lectures de les sondes capacitives mitjançant un programa de simulació hidrològica que permet reduir els efectes de la variabilitat intrínseca dels equips; i, per últim, iii) un procediment per a extrapolar els límits d'humitat definits al treball a qualsevol parcel·la amb diferents característiques edàfiques. La validació d'aquesta estratègia en una parcel·la de cítrics (Citrus clementina, Hort. Ex Tan. 'Arrufatina') suposà un estalvi d'aigua del 26% sense reduccions significatives en la producció, millorant la WP un 33%. Als assajos descrits al Capítol IV es realitza l'avaluació dels sensors de turgència de fulles (Yara ZIM-probe) com a indicadors de l'estat hídric de la planta. Un primer experiment es realitzà en caqui (Diospyros kaki L.f.), avaluant els sensors de turgència en un assaig de camp amb diverses dosis de reg i portaempelts amb diferent tolerància a la sequera [Diospyros lotus (L) i Diospyros virginiana (V)]. La informació que proporcionava el sensor es comparà amb mesures de potencial hídric de tija al migdia solar (¿stem) i variacions del diàmetre de tronc. L'estudi determinà que l'anàlisi visual de les corbes dels valors diaris de Pp és un bon indicador de l'estat hídric de la planta. L'evolució de Pp juntament amb els valors de ¿stem, permeté establir tres estats de turgència associats a estats hídrics concrets. Els arbres insuficientment regats amb ¿stem per baix dels -0.8 MPa, mostraren corbes Pp amb signes d'inversió (valors màxims durant la nit). Així mateix, amb la informació procedent dels sensors fou possible diferenciar l'estat hídric entre patrons, assenyalant a L com el portaempelt més sensible al dèficit hídric. El segon experiment es realitzà en mandarí (Citrus clementina, Hort. Ex Tan. 'Arrufatina'). Els valors de Pp es compararen amb les mesures de ¿stem. En aquest cas, les corbes pràcticament no sofriren inversions quan l'estat hídric era inadequat, però sí es determinà un augment dels valors de Pp mínims i màxims registrats a la nit i al migdia, respectivament. Així mateix, es realitzaren dos cicles de mesures horàries que mostraren que existix una bona correlació entre Pp i ¿stem (coeficient de determinació, r2 = 0.40 -0.74 ). Les estratègies i tecnologies investigades han demostrat que és possible optimitzar l’eficiència de l’ús de l’aigua en parcel·la. Amb la implementació de sistemes de reg subterrani es pot reduir l’ús consumptiu d’aigua, obtenint estalvis nets en el consum hídric. Amb l’estimació de la dosi de reg mitjançant sensors d’humitat, es millora l’eficiència en l’aplicació del reg i es reduix així les pèrdues per percolació profunda, minimitzant el llavat de nutrients, i amb això, el risc de contaminació dels aqüífers. En tot cas, seria recomanable estudiar la viabilitat d’aquestes propostes al context global i integral de la gestió dels recursos hídrics a nivell de districte de reg i conca hidrogràfica.Martínez Gimeno, MA. (2020). Riego de precisión para la eficiencia hídrica en la agricultura Mediterránea [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/149394TESISCompendi

Soil Water Dynamics in a Rainfed Mediterranean Agricultural System

[EN] Rainfed Mediterranean agriculture is characterized by low water input and by soil water content below its field capacity during most of the year. However, erratic rainfall distribution can lead to deep drainage. The understanding of soil-water dynamics is essential to prevent collateral impacts in subsuperficial waters by leached pollutants and to implement suitable soil management (e.g., agronomic measures to avoid nitrate leaching). Soil water dynamics during two fallow years and three barley crop seasons was evaluated using the Leaching estimation and chemistry model in a semiarid Mediterranean agricultural system. Model calibration was carried out using soil moisture data from disturbed soil samples and from capacitance probes installed at three depths. Drainage of water from the plots occurred in the fall and winter periods. The yearly low drainage values obtained (<15 mm) indicate that the estimated annual nitrate leaching is also small, regardless of the nature of the fertilizer applied (slurries or minerals). In fallow periods, there is a water recharge in the soil, which does not occur under barley cropping. However, annual fallow included in a winter cereal rotation, high nitrate residual soil concentrations (similar to 80 mg NO3--N L-1) and a period with substantial autumn-winter rains (70-90 mm) can enhance nitrate leaching, despite the semiarid climate.This research was funded by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness and the Spanish National Institute for Agricultural Research and Experimentation (MINECO-INIA) through the projects [RTA2013-57-C5-5] and [RTA2017-88-C3-3]. The PhD studies of D.E. Jimenez-de-Santiago were funded by the JADE-Plus scholarship from Bank of Santander-University of Lleida.Jimenez-De-Santiago, DE.; Lidón, A.; Bosch-Serra, AD. (2019). Soil Water Dynamics in a Rainfed Mediterranean Agricultural System. Water. 11(4):1-21. https://doi.org/10.3390/w11040799S121114Sordo-Ward, A., Granados, I., Iglesias, A., & Garrote, L. (2019). Blue Water in Europe: Estimates of Current and Future Availability and Analysis of Uncertainty. Water, 11(3), 420. doi:10.3390/w11030420Rockström, J., Karlberg, L., Wani, S. P., Barron, J., Hatibu, N., Oweis, T., … Qiang, Z. (2010). Managing water in rainfed agriculture—The need for a paradigm shift. Agricultural Water Management, 97(4), 543-550. doi:10.1016/j.agwat.2009.09.009Moret, D., Arrúe, J. L., López, M. V., & Gracia, R. (2007). Winter barley performance under different cropping and tillage systems in semiarid Aragon (NE Spain). European Journal of Agronomy, 26(1), 54-63. doi:10.1016/j.eja.2006.08.007Robinson, D. A., Campbell, C. S., Hopmans, J. W., Hornbuckle, B. K., Jones, S. B., Knight, R., … Wendroth, O. (2008). Soil Moisture Measurement for Ecological and Hydrological Watershed-Scale Observatories: A Review. Vadose Zone Journal, 7(1), 358-389. doi:10.2136/vzj2007.0143Czarnomski, N. M., Moore, G. W., Pypker, T. G., Licata, J., & Bond, B. J. (2005). Precision and accuracy of three alternative instruments for measuring soil water content in two forest soils of the Pacific Northwest. Canadian Journal of Forest Research, 35(8), 1867-1876. doi:10.1139/x05-121Lidón, A., Ramos, C., & Rodrigo, A. (1999). Comparison of drainage estimation methods in irrigated citrus orchards. Irrigation Science, 19(1), 25-36. doi:10.1007/s002710050068Jakubínský, J., Pechanec, V., Procházka, J., & Cudlín, P. (2019). Modelling of Soil Erosion and Accumulation in an Agricultural Landscape—A Comparison of Selected Approaches Applied at the Small Stream Basin Level in the Czech Republic. Water, 11(3), 404. doi:10.3390/w11030404Marinov, I., & Marinov, A. M. (2014). A Coupled Mathematical Model to Predict the Influence of Nitrogen Fertilization on Crop, Soil and Groundwater Quality. Water Resources Management, 28(15), 5231-5246. doi:10.1007/s11269-014-0664-5Porter, J. R. (1993). AFRCWHEAT2: A model of the growth and development of wheat incorporating responses to water and nitrogen. European Journal of Agronomy, 2(2), 69-82. doi:10.1016/s1161-0301(14)80136-6ADDISCOTT, T. M., & WAGENET, R. J. (1985). Concepts of solute leaching in soils: a review of modelling approaches. Journal of Soil Science, 36(3), 411-424. doi:10.1111/j.1365-2389.1985.tb00347.xBastiaanssen, W. G. M., Allen, R. G., Droogers, P., D’Urso, G., & Steduto, P. (2007). Twenty-five years modeling irrigated and drained soils: State of the art. Agricultural Water Management, 92(3), 111-125. doi:10.1016/j.agwat.2007.05.013GREENWOOD, D. J., ZHANG, K., HILTON, H. W., & THOMPSON, A. J. (2009). Opportunities for improving irrigation efficiency with quantitative models, soil water sensors and wireless technology. The Journal of Agricultural Science, 148(1), 1-16. doi:10.1017/s0021859609990487Hutson, J. L., & Wagenet, R. J. (1991). Simulating nitrogen dynamics in soils using a deterministic model. Soil Use and Management, 7(2), 74-78. doi:10.1111/j.1475-2743.1991.tb00853.xRamos, C., & Carbonell, E. A. (1991). Nitrate leaching and soil moisture prediction with the LEACHM model. Fertilizer Research, 27(2-3), 171-180. doi:10.1007/bf01051125Lidón, A., Ramos, C., Ginestar, D., & Contreras, W. (2013). Assessment of LEACHN and a simple compartmental model to simulate nitrogen dynamics in citrus orchards. Agricultural Water Management, 121, 42-53. doi:10.1016/j.agwat.2013.01.008Smith, W. N., Reynolds, W. D., Jong, R., Clemente, R. S., & Topp, E. (1995). Water Flow through Intact Soil Columns: Measurement and Simulation Using LEACHM. Journal of Environmental Quality, 24(5), 874-881. doi:10.2134/jeq1995.00472425002400050013xAkinremi, O. O., Jame, Y. W., Campbell, C. A., Zentner, R. P., Chang, C., & de Jong, R. (2005). Evaluation of LEACHMN under dryland conditions. I. Simulation of water and solute transport. Canadian Journal of Soil Science, 85(2), 223-232. doi:10.4141/s03-076Plaza-Bonilla, D., Álvaro-Fuentes, J., Hansen, N. C., Lampurlanés, J., & Cantero-Martínez, C. (2013). Winter cereal root growth and aboveground–belowground biomass ratios as affected by site and tillage system in dryland Mediterranean conditions. Plant and Soil, 374(1-2), 925-939. doi:10.1007/s11104-013-1926-3WALKLEY, A., & BLACK, I. A. (1934). AN EXAMINATION OF THE DEGTJAREFF METHOD FOR DETERMINING SOIL ORGANIC MATTER, AND A PROPOSED MODIFICATION OF THE CHROMIC ACID TITRATION METHOD. Soil Science, 37(1), 29-38. doi:10.1097/00010694-193401000-00003Topp, G. C., Davis, J. L., & Annan, A. P. (1980). Electromagnetic determination of soil water content: Measurements in coaxial transmission lines. Water Resources Research, 16(3), 574-582. doi:10.1029/wr016i003p00574Crank, J., & Nicolson, P. (1947). A practical method for numerical evaluation of solutions of partial differential equations of the heat-conduction type. Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society, 43(1), 50-67. doi:10.1017/s0305004100023197CAMPBELL, G. S. (1974). A SIMPLE METHOD FOR DETERMINING UNSATURATED CONDUCTIVITY FROM MOISTURE RETENTION DATA. Soil Science, 117(6), 311-314. doi:10.1097/00010694-197406000-00001HUTSON, J. L., & CASS, A. (1987). A retentivity function for use in soil-water simulation models. Journal of Soil Science, 38(1), 105-113. doi:10.1111/j.1365-2389.1987.tb02128.xChilds, S. W., & Hanks, R. J. (1975). Model of Soil Salinity Effects on Crop Growth. Soil Science Society of America Journal, 39(4), 617-622. doi:10.2136/sssaj1975.03615995003900040016xNimah, M. N., & Hanks, R. J. (1973). Model for Estimating Soil Water, Plant, and Atmospheric Interrelations: I. Description and Sensitivity. Soil Science Society of America Journal, 37(4), 522-527. doi:10.2136/sssaj1973.03615995003700040018xJung, Y. W., Oh, D.-S., Kim, M., & Park, J.-W. (2009). Calibration of LEACHN model using LH-OAT sensitivity analysis. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 87(2), 261-275. doi:10.1007/s10705-009-9337-9Lagarias, J. C., Reeds, J. A., Wright, M. H., & Wright, P. E. (1998). Convergence Properties of the Nelder--Mead Simplex Method in Low Dimensions. SIAM Journal on Optimization, 9(1), 112-147. doi:10.1137/s1052623496303470J. D. Jabro, J. M. Jemison, Jr., L. L. Lengnick, R. H. Fox, & D. D. Fritton. (1993). Field Validation and Comparison of LEACHM and NCSWAP Models for Predicting Nitrate Leaching. Transactions of the ASAE, 36(6), 1651-1657. doi:10.13031/2013.28508Jemison, J. M., Jabro, J. D., & Fox, R. H. (1994). Evaluation of LEACHM: I. Simulation of Drainage, Bromide Leaching, and Corn Bromide Uptake. Agronomy Journal, 86(5), 843-851. doi:10.2134/agronj1994.00021962008600050018xGasch, C. K., Brown, D. J., Brooks, E. S., Yourek, M., Poggio, M., Cobos, D. R., & Campbell, C. S. (2017). A pragmatic, automated approach for retroactive calibration of soil moisture sensors using a two-step, soil-specific correction. Computers and Electronics in Agriculture, 137, 29-40. doi:10.1016/j.compag.2017.03.018Plaza-Bonilla, D., Cantero-Martínez, C., Bareche, J., Arrúe, J. L., Lampurlanés, J., & Álvaro-Fuentes, J. (2017). Do no-till and pig slurry application improve barley yield and water and nitrogen use efficiencies in rainfed Mediterranean conditions? Field Crops Research, 203, 74-85. doi:10.1016/j.fcr.2016.12.008Parsinejad, M., & Feng, Y. (2003). Field evaluation and comparison of two models for simulation of soil-water dynamics. Irrigation and Drainage, 52(2), 163-175. doi:10.1002/ird.88Scoccimarro, E., Gualdi, S., Bellucci, A., Zampieri, M., & Navarra, A. (2014). Heavy precipitation events over the Euro-Mediterranean region in a warmer climate: results from CMIP5 models. Regional Environmental Change, 16(3), 595-602. doi:10.1007/s10113-014-0712-

Influence of Management Practices on Economic and Enviromental Performance of Crops. A Case Study in Spanish Horticulture

This article assesses the effect of management practices on the environmental and economic performance of tigernut production. Tigernut is a horticultural crop grown in a very limited and homogeneous area. Results show that the environmental variability among farms was greater than variability in costs. A selection of practices can reduce impacts per kilogram tigernut by factors 252.5 (abiotic depletion), 33 (aquatic ecotoxicity), or 6 (global warming) and costs by factors of between 2 and 3. The analysis shows a positive relationship between economic and environmental performance. Results highlight how proper management leads to both relatively low environmental impacts and costs.The authors acknowledge the support of the Conselleria d'Empresa, Universitat i Ciencia de la Generalitat Valenciana (GV/2007/211) and the Universitat Politecnica de Valencia (PAID05-08-316).Fenollosa Ribera, ML.; Ribal Sanchis, FJ.; Lidón Cerezuela, AL.; Bautista Carrascosa, I.; Juraske, R.; Clemente Polo, G.; Sanjuán Pellicer, MN. (2014). Influence of Management Practices on Economic and Enviromental Performance of Crops. A Case Study in Spanish Horticulture. Agroecology and Sustainable Food Systems. 38(6):635-659. https://doi.org/10.1080/21683565.2014.896302635659386De Backer, E., Aertsens, J., Vergucht, S., & Steurbaut, W. (2009). Assessing the ecological soundness of organic and conventional agriculture by means of life cycle assessment (LCA). British Food Journal, 111(10), 1028-1061. doi:10.1108/00070700910992916Basset-Mens, C., Anibar, L., Durand, P., & van der Werf, H. M. G. (2006). Spatialised fate factors for nitrate in catchments: Modelling approach and implication for LCA results. Science of The Total Environment, 367(1), 367-382. doi:10.1016/j.scitotenv.2005.12.026Basset-Mens, C., Kelliher, F. M., Ledgard, S., & Cox, N. (2009). Uncertainty of global warming potential for milk production on a New Zealand farm and implications for decision making. The International Journal of Life Cycle Assessment, 14(7), 630-638. doi:10.1007/s11367-009-0108-2Blengini, G. A., & Busto, M. (2009). The life cycle of rice: LCA of alternative agri-food chain management systems in Vercelli (Italy). Journal of Environmental Management, 90(3), 1512-1522. doi:10.1016/j.jenvman.2008.10.006Carlsson Reich, M. (2005). Economic assessment of municipal waste management systems—case studies using a combination of life cycle assessment (LCA) and life cycle costing (LCC). Journal of Cleaner Production, 13(3), 253-263. doi:10.1016/j.jclepro.2004.02.015Contreras, W. A., Lidón, A. L., Ginestar, D., & Bru, R. (2009). Compartmental model for nitrogen dynamics in citrus orchards. Mathematical and Computer Modelling, 50(5-6), 794-805. doi:10.1016/j.mcm.2009.05.008Prudêncio da Silva, V., van der Werf, H. M. G., Spies, A., & Soares, S. R. (2010). Variability in environmental impacts of Brazilian soybean according to crop production and transport scenarios. Journal of Environmental Management, 91(9), 1831-1839. doi:10.1016/j.jenvman.2010.04.001Jan, P., Dux, D., Lips, M., Alig, M., & Dumondel, M. (2012). On the link between economic and environmental performance of Swiss dairy farms of the alpine area. The International Journal of Life Cycle Assessment, 17(6), 706-719. doi:10.1007/s11367-012-0405-zJuraske, R., & Sanjuán, N. (2011). Life cycle toxicity assessment of pesticides used in integrated and organic production of oranges in the Comunidad Valenciana, Spain. Chemosphere, 82(7), 956-962. doi:10.1016/j.chemosphere.2010.10.081Lidón, A., Ramos, C., & Rodrigo, A. (1999). Comparison of drainage estimation methods in irrigated citrus orchards. Irrigation Science, 19(1), 25-36. doi:10.1007/s002710050068McDevitt, J. E., & Milà i Canals, L. (2011). Can life cycle assessment be used to evaluate plant breeding objectives to improve supply chain sustainability? A worked example using porridge oats from the UK. International Journal of Agricultural Sustainability, 9(4), 484-494. doi:10.1080/14735903.2011.584473Michelsen, J. (2001). Recent Development and Political Acceptance of Organic Farming in Europe. Sociologia Ruralis, 41(1), 3-20. doi:10.1111/1467-9523.00167Meisterling, K., Samaras, C., & Schweizer, V. (2009). Decisions to reduce greenhouse gases from agriculture and product transport: LCA case study of organic and conventional wheat. Journal of Cleaner Production, 17(2), 222-230. doi:10.1016/j.jclepro.2008.04.009Mouron, P., Nemecek, T., Scholz, R. W., & Weber, O. (2006). Management influence on environmental impacts in an apple production system on Swiss fruit farms: Combining life cycle assessment with statistical risk assessment. Agriculture, Ecosystems & Environment, 114(2-4), 311-322. doi:10.1016/j.agee.2005.11.020Mouron, P., Scholz, R. W., Nemecek, T., & Weber, O. (2006). Life cycle management on Swiss fruit farms: Relating environmental and income indicators for apple-growing. Ecological Economics, 58(3), 561-578. doi:10.1016/j.ecolecon.2005.08.007Pascual, B., Maroto, J. V., LóPez-Galarza, Sa., Sanbautista, A., & Alagarda, J. (2000). Chufa (Cyperus esculentus L. var. sativus boeck.): An unconventional crop. studies related to applications and cultivation. Economic Botany, 54(4), 439-448. doi:10.1007/bf02866543Ribal, J., Sanjuán, N., Clemente, G., & Fenollosa, M. L. (2011). Medición de la ecoeficiencia en procesos productivos en el sector agrario. Caso de estudio sobre producción de cítricos. Economía Agraria y Recursos Naturales, 9(2), 125. doi:10.7201/earn.2009.02.06Rosenbaum, R. K., Bachmann, T. M., Gold, L. S., Huijbregts, M. A. J., Jolliet, O., Juraske, R., … Hauschild, M. Z. (2008). USEtox—the UNEP-SETAC toxicity model: recommended characterisation factors for human toxicity and freshwater ecotoxicity in life cycle impact assessment. The International Journal of Life Cycle Assessment, 13(7), 532-546. doi:10.1007/s11367-008-0038-4Sanjuan, N., Ribal, J., Clemente, G., & Fenollosa, M. L. (2011). Measuring and Improving Eco-efficiency Using Data Envelopment Analysis. Journal of Industrial Ecology, 15(4), 614-628. doi:10.1111/j.1530-9290.2011.00347.xSanjuan, N., Ubeda, L., Clemente, G., Mulet, A., & Girona, F. (2005). LCA of integrated orange production in the Comunidad Valenciana (Spain). International Journal of Agricultural Resources, Governance and Ecology, 4(2), 163. doi:10.1504/ijarge.2005.007198Saxton, K. E., Rawls, W. J., Romberger, J. S., & Papendick, R. I. (1986). Estimating Generalized Soil-water Characteristics from Texture1. Soil Science Society of America Journal, 50(4), 1031. doi:10.2136/sssaj1986.03615995005000040039xThomassen, M. A., Dolman, M. A., van Calker, K. J., & de Boer, I. J. M. (2009). Relating life cycle assessment indicators to gross value added for Dutch dairy farms. Ecological Economics, 68(8-9), 2278-2284. doi:10.1016/j.ecolecon.2009.02.011Tzilivakis, J., Jaggard, K., Lewis, K. A., May, M., & Warner, D. J. (2005). Environmental impact and economic assessment for UK sugar beet production systems. Agriculture, Ecosystems & Environment, 107(4), 341-358. doi:10.1016/j.agee.2004.12.016Van der Werf, H. M. G., Kanyarushoki, C., & Corson, M. S. (2009). An operational method for the evaluation of resource use and environmental impacts of dairy farms by life cycle assessment. Journal of Environmental Management, 90(11), 3643-3652. doi:10.1016/j.jenvman.2009.07.003Van Zeijts, H., Leneman, H., & Wegener Sleeswijk, A. (1999). Fitting fertilisation in LCA: allocation to crops in a cropping plan. Journal of Cleaner Production, 7(1), 69-74. doi:10.1016/s0959-6526(98)00040-7Venkat, K. (2012). Comparison of Twelve Organic and Conventional Farming Systems: A Life Cycle Greenhouse Gas Emissions Perspective. Journal of Sustainable Agriculture, 36(6), 620-649. doi:10.1080/10440046.2012.67237

Exploring the possibilities of parsimonious nitrogen modelling in different ecosystems

[EN] Nitrogen is a fundamental component of living organisms, but it is also in short supply in forms in which vegetation can assimilate. As a result, nitrogen is a limiting element for vegetation growth. However, as a consequence of the human-mediated introduction of mineral nitrogen, nitrogen is also a major pollutant in anthropogenic ecosystems. Both natural and anthropogenic ecosystems supply important goods and services for the human wellbeing and in order to maintain the human living standards, there is a necessity of preserving natural ecosystems over time on one side, while improving the sustainability of anthropogenic ecosystems on the other. In that sense, mathematical models including the nitrogen cycle are useful tools which allow the analysis of the relationships and behaviours of these ecosystems, and there is a clear need to continue to develop and test nitrogen models, principally, models with an integrated approach, capable to deal with the different characteristics and behaviours of natural and anthropogenic ecosystems. Hence, the aim of the present thesis is to improve the nitrogen cycle modelling, exploring different parsimonious modelling approaches within the plant-soil-water continuum in natural and anthropogenic semiarid ecosystems. To face this objective, two parsimonious nitrogen models have been developed and implemented in two different data availability scenarios. Firstly, a new parsimonious carbon and nitrogen model, TETIS-CN, is implemented in a semiarid natural forest ecosystem trying to contribute to a better understanding and modelling of the hydrological and biogeochemical (carbon and nitrogen) cycles and their interactions in semiarid conditions and to test its capability to satisfactorily reproduce them. The results are satisfactory and suggest that it is important to include carbon observations in the calibration process, to consider all the existing vegetation species in the simulation, and that a fixed daily potential uptake may not be appropriate to reproduce the plant nitrogen uptake process. Secondly, a new parsimonious nitrogen model, TETIS-N, is implemented in a semiarid anthropogenic agricultural ecosystem. Since agriculture is the major source of diffuse pollution, being nitrogen and sediment pollution of water bodies its main associated environmental impacts, this second approach aims to improve its sustainability by evaluating the impact of several management practices on nitrogen and sediment loads, and horticultural crop yields. As a result, each management practice resulted effective in reducing a certain type of diffuse pollution, and therefore, combined scenarios are necessary to cope with all agricultural pollution sources. This thesis proved that each ecosystem has different characteristics and behaviours and therefore, different modelling necessities. Consequently, current models should include an integrate modelling of both natural and anthropogenic ecosystems.[ES] El nitrógeno es un componente fundamental de los organismos vivos, pero también es escaso en las formas en que la vegetación puede asimilarlo, lo que lo convierte en un elemento limitante para el crecimiento de la vegetación. Sin embargo, debido a la introducción de nitrógeno mineral por el hombre, también se ha convertido en un contaminante importante en los ecosistemas. Tanto los ecosistemas naturales como los antrópicos, suministran bienes y servicios importantes y, para poder mantener los niveles de vida, es necesario preservar los ecosistemas naturales, por un lado, y mejorar la sostenibilidad de los ecosistemas antrópicos por otro. De esta forma, los modelos matemáticos que incluyen la modelización del ciclo de nitrógeno son herramientas útiles que permiten el análisis de las relaciones y los comportamientos de estos ecosistemas. Por lo que existe una clara necesidad de continuar desarrollando y probando nuevos modelos de nitrógeno, principalmente con un enfoque integrado, capaces de abordar las diferentes características y comportamientos de los ecosistemas naturales y antrópicos. De esta forma, el objetivo de esta tesis es mejorar la modelización del ciclo de nitrógeno, explorando diferentes enfoques de modelización parsimoniosa dentro del continuo planta-suelo-agua en ecosistemas semiáridos naturales y antrópicos. Para abordar este objetivo, se han desarrollado e implementado dos modelos de nitrógeno parsimoniosos en dos escenarios diferentes En primer lugar, se ha desarrollado e implementado un nuevo modelo parsimonioso de carbono y nitrógeno, TETIS-CN, en un ecosistema de bosque natural semiárido. Este primer enfoque intenta contribuir a una mejor comprensión y modelización de los ciclos hidrológico y biogeoquímicos (carbono y nitrógeno) y de sus interacciones en condiciones semiáridas. Así mismo, se comprueba la capacidad del modelo propuesto para reproducirlos satisfactoriamente. Los resultados son satisfactorios y sugieren que es importante incluir observaciones de carbono en el proceso de calibración, considerar todas las especies de vegetación existentes en la simulación, y que una absorción potencial diaria fija puede no ser apropiada para reproducir el proceso de absorción de nitrógeno por parte de la vegetación. En segundo lugar, se ha desarrollado e implementado un nuevo modelo de nitrógeno parsimonioso, TETIS-N, en un ecosistema agrícola antrópico semiárido. Dado que la agricultura es la principal fuente de contaminación difusa, siendo la contaminación por nitrógeno y sedimentos de las masas de agua, su principal impacto ambiental, este segundo enfoque tiene como objetivo evaluar el impacto de varias prácticas de gestión en las descargas de nitrógeno y sedimentos, así como en la producción de los cultivos hortícolas. Como resultado, cada práctica de gestión resulta efectiva en la reducción de cierto tipo de contaminación difusa y, por lo tanto, se necesitan escenarios combinados para hacer frente a todas las fuentes de contaminación agrícola. Esta tesis ha demostrado que cada ecosistema tiene diferentes características y comportamientos y, por lo tanto, diferentes necesidades de modelización, por lo que los modelos actuales deben incluir una modelización integrada de los ecosistemas naturales y antrópicos.[CA] El nitrogen és un component fonamental dels organismes vius, però també és escàs en les formes en què la vegetació pot assimilar-ho, convertint-lo en un element limitant per al creixement de la vegetació. No obstant, a causa de la introducció de nitrogen mineral per l'home, també s'ha convertit en un contaminant important als ecosistemes. Tant els ecosistemes naturals com els antròpics, subministren béns i serveis importants i, per a poder mantenir els nivells de vida, és necessari preservar els ecosistemes naturals, d'una banda, i millorar la sostenibilitat dels ecosistemes antròpics per altra. D'aquesta forma, els models matemàtics que inclouen la modelització del cicle del nitrogen són eines útils que permeten l'anàlisi de les relacions i els comportaments d'aquests ecosistemes. Per tant, existeix una clara necessitat de continuar desenvolupant i provant nous models de nitrogen, principalment amb un enfocament integrat, capaços d'abordar les diferents característiques i comportaments dels ecosistemes naturals i antròpics. D'aquesta forma, l'objectiu d'aquesta tesi és millorar la modelització del cicle del nitrogen, explorant diferents enfocaments de modelització parsimoniosa dins del continu planta-sòl-aigua en ecosistemes semiàrids naturals i antròpics. Per a abordar aquest objectiu, s'han desenvolupat i implementat dos models de nitrogen parsimoniosos en dos escenaris diferents. En primer lloc, s'ha desenvolupat i implementat un nou model parsimoniós de carboni i nitrogen, TETIS-CN, en un ecosistema de bosc natural semiàrid. Aquest primer enfocament intenta contribuir a una millor comprensió i modelització dels cicles hidrològic i biogeoquímics (carboni i nitrogen) i de les seues interaccions en condicions semiàrides. Així mateix, comprova la capacitat del model proposat per a reproduir-los satisfactòriament. Els resultats són satisfactoris i suggereixen que és important incloure observacions de carboni en el procés de calibratge, considerar totes les espècies de vegetació existents en la simulació, i que una absorció potencial diària fixa pugues no ser apropiada per a reproduir el procés d'absorció de nitrogen per part de la vegetació. En segon lloc, s'ha desenvolupat i implementat un nou model de nitrogen parsimoniós, TETIS-N, en un ecosistema agrícola antròpic semiàrid. Atès que l'agricultura és la principal font de contaminació difusa, sent la contaminació per nitrogen i sediments de les masses d'aigua, el seu principal impacte ambiental, aquest segon enfocament té com a objectiu avaluar l'impacte de diverses pràctiques de gestió en les descàrregues de nitrogen i sediments, així com en la producció dels cultius hortícoles. Com a resultat, cada pràctica de gestió resulta efectiva en la reducció de cert tipus de contaminació difusa i, per tant, es necessiten escenaris combinats per a fer front a totes les fonts de contaminació agrícola. Aquesta tesi ha demostrat que cada ecosistema té diferents característiques i comportaments i, per tant, diferents necessitats de modelització, per tant, els models actuals han d'incloure una modelització integrada dels ecosistemes naturals i antròpics.Esta tesis doctoral no habría sido posible sin la financiación proporcionada por el Ministerio de Ciencia e Innovación a través del proyecto TETISMED (CGL2014-58127-C3-3-R) y la Unión Europea a través del proyecto LIFE17 CCA/ES/000063 RESILIENTFORESTS.Puertes Castellano, C. (2020). Exploring the possibilities of parsimonious nitrogen modelling in different ecosystems [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/138141TESI

METODOLOGÍA DE CALIBRACIÓN DE DOS MODELOS DE SIMULACIÓN DEL TRANSPORTE DE AGUA EN EL SUELO EN CULTIVOS HORTÍCOLAS

[ES] El uso de modelos de simulación de la dinámica del agua en el suelo requiere del conocimiento de un gran número de parámetros, algunos de los cuales son difíciles de medir y es necesaria su calibración a partir de medidas experimentales. Por ello, es conveniente elegir aquellos parámetros que mayor incidencia tienen en los procesos a estudiar, simplificando con ello el proceso de calibración del modelo. En este trabajo se propone la utilización de métodos de análisis de sensibilidad global para determinar los parámetros más influyentes en los errores de la predicción del contenido de humedad del suelo de dos modelos de simulación con diferente grado de complejidad, LEACHM y EU-Rotate_N. Se ha hecho uso de los valores medidos de la humedad del suelo en dos ensayos de cultivo de coliflor en dos años consecutivos, utilizando los datos del primer ensayo para la calibración de ambos modelos y los datos del segundo ensayo para evaluar la capacidad predictiva de los mismos una vez calibrados. Los resultados muestran que es posible obtener buenas predicciones calibrando solo un número reducido de parámetros.Este trabajo ha sido subvencionado parcialmente por el Ministerio de Economía y Competitividad mediante el proyecto INIA-RTA 2011–00136-C04-01.Sánchez De Oleo, C.; Jaramillo Gonzalez, CX.; Illera Gómez, I.; Lidón Cerezuela, AL.; Ramos Mompó, C.; Ginestar Peiro, D. (2015). METODOLOGÍA DE CALIBRACIÓN DE DOS MODELOS DE SIMULACIÓN DEL TRANSPORTE DE AGUA EN EL SUELO EN CULTIVOS HORTÍCOLAS. En XXXIII CONGRESO NACIONAL DE RIEGOS. Valencia 16-18 junio de 2015. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/CNRiegos.2015.1424OC

Explaining the hydrological behaviour of facultative phreatophytes using a multi-variable and multi-objective modelling approach

[EN] Trees in semiarid conditions survive despite water scarcity and shallow soils because they commonly have access to subsoil water resources. Currently, conventional models do not include groundwater transpiration and the results frequently underestimate the actual evapotranspiration and overestimate the net recharge. Therefore, in this work we focus on how a multi-variable calibration with a multi-objective approach may improve model robustness leading to a more realistic closure of the water balance in two models (LEACHM and TETIS) of different conceptualisation taking into account the specific characteristics of a facultative phreatophytic forest. The results suggest that the common single-variable and single-objective calibration is not able to measure all system¿s characteristics. However, the multi-variable and multi-objective calibration proved a good option to reproduce the water dynamics of a facultative phreatophytic forest and confirmed that groundwater transpiration is an important water source for them. Therefore, hydrological models should include this mechanism and both LEACHM and TETIS proved an acceptable tool to be applied in the regions covered by this species.This work was supported by the Spanish Ministry of Science and Innovation through the research projects: TETISMED (CGL2014-58127-C3-3-R), SILWAMED (CGL2014-58127-C3-2-R) and TETISCHANGE (RTI2018-093717-B-100), and by the project LIFE17 CCA/ES/000063 RESILIENTFORESTS.Puertes-Castellano, C.; Lidón, A.; Echeverria, C.; Bautista, I.; González Sanchis, MDC.; Campo García, ADD.; Francés, F. (2019). Explaining the hydrological behaviour of facultative phreatophytes using a multi-variable and multi-objective modelling approach. Journal of Hydrology. 575:395-407. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2019.05.041S39540757